Aunque la mayoría de los usuarios de vehículos recreativos pueden construir fácil y económicamente un sistema de paneles solares y baterías de 12 V que satisfaga sus necesidades básicas de CC y CA, las personas con mayores demandas de energía pueden encontrar que un sistema de 24 V puede ayudarles a alimentar electrodomésticos de CA más potentes. Yendo más allá, aquellos que invierten en un sistema de 48 V con suficientes paneles solares y capacidad de almacenamiento de baterías, ¡pueden incluso hacer funcionar la calefacción y el aire acondicionado eléctricos de manera más eficiente y con un menor costo de instalación!
Con un sistema de 12 V, operar una carga pesada significa tener más paneles, controladores de carga de mayor capacidad, enormes bancos de baterías y una gran cantidad de cableado de alta resistencia. Ahora, muchos consumidores de energía solar con mayores demandas de energía están pasando de los sistemas de 12 V a los de 24 V o 48 V para obtener un beneficio general en costo, espacio y eficiencia.
Al observar la ecuación básica Voltios (V) x Amperios (A) = Vatios (W), se puede ver cómo lograr la misma potencia duplicando el voltaje de su sistema general, reduciendo así el amperaje en un 50 % en cada aumento de voltaje.
Por ejemplo, si tomamos un sistema de 1200W y resolvemos la ecuación para amperios (A):
1200W / batería de 12V = 100A
1200W / batería de 24V = 50A
1200W / batería de 48V = 25A
Cada ejemplo proporciona la misma cantidad de energía (W), pero al aumentar el voltaje reducimos el amperaje. La reducción resultante del amperaje significa que podemos usar cableado más pequeño y menos costoso para entregar la misma energía. Esta tabla proporciona un excelente ejemplo.
Observando esta tabla, podemos ver que una carga eléctrica de 100A para 4,6 metros en un circuito "crítico" (caída de voltaje inferior al 3%), el circuito necesita un tamaño de cable de 2 AWG (35 métrico). Con 50A recorriendo la misma distancia, el circuito necesita un tamaño de cable de 6 AWG (16 métrico), y con 25A, se puede ahorrar una cantidad significativa de dinero con 8 AWG (10 métrico). Para aquellos que son nuevos en el dimensionamiento de cables, la escala AWG no es necesariamente intuitiva. Cuanto mayor sea el número, más pequeño será el cable; y cuanto más pequeño sea el cable, menor será el costo por longitud lineal.
Dimensionar adecuadamente los cables y fusibles para el amperaje que transportan significa que es menos probable que sobrecargue un cable, lo que podría causar un incendio, quemar un fusible, disparar un interruptor o dañar un aparato eléctrico.
En este ejemplo, puede ver cómo los sistemas de
voltaje más altos 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.
El primer paso en la planificación de cualquier sistema solar fuera de la red es calcular sus horas vatio totales diarias. Esta es la energía diaria promedio (medida en horas vatio) que consumirá a través de los aparatos eléctricos; nos gusta llamarlo su "Número Mágico". Nuestro video Solar 101 lo explicará con mayor detalle y nuestra Hoja de cálculo de dimensionamiento de sistemas solares lo guiará paso a paso. Una vez que haya calculado su Número Mágico, puede comenzar a dimensionar su sistema en consecuencia.
¿Qué voltaje es mejor para mi sistema de energía solar?
Para el mayor beneficio en cuanto a costo-espacio-ventaja, aquí hay una buena regla general que los ingenieros utilizan para determinar la mejor configuración de voltaje para su sistema.
Si la capacidad de su conjunto solar es:
- < 1000W entonces 12V es bueno
- > 1000W y < 2000W entonces 24V es mejor
- > 2000W o más entonces 48V es lo mejor
Para obtener más información sobre cómo construir un sistema de 48 V seguro y potente, consulte este blog.
Soluciones de banco de baterías de 48 V utilizando conexiones en serie vs. en paralelo
La forma más sencilla de empezar con 48V es adquirir una batería de 48V dedicada. Renogy ofrece una
batería de fosfato de hierro y litio (LFP) de 48V-50Ah con función de autocalentamiento que está lista para instalar en cualquier sistema. ¡Estas potentes baterías están en una oferta de pre-pedido increíble ahora mismo, así que es posible que desee actuar pronto! Con una capacidad de 1.92kWh cada una (con una profundidad de descarga del 80% o DoD), estas baterías se pueden conectar en paralelo (hasta 8) para una capacidad máxima de 15.3kWh con el mismo DoD. Además, la función de autocalentamiento es perfecta si es probable que su banco de baterías esté expuesto a temperaturas más frías. Si la temperatura central de la batería baja de 41℉ (5℃) y el sistema de gestión de la batería detecta una corriente de carga, la batería utiliza una pequeña cantidad de su energía para calentarse y asegurarse de que la batería se cargue de manera eficiente cuando las temperaturas exteriores hayan bajado de cero.
Otra opción es conectar cuatro baterías de 12V en serie para crear un banco de baterías de 48V. Comparemos la capacidad energética que se puede lograr utilizando una conexión en serie de baterías de plomo-ácido frente a una conexión en serie de baterías de fosfato de hierro y litio. Para aquellos que no están familiarizados con la jerga de la química de las baterías, todas las baterías de plomo-ácido (inundadas, de gel y AGM) tienen un voltaje nominal de 12V y una profundidad de descarga segura (DoD) del 50%. Las baterías LFP (o LiFePo4) tienen un rango de voltaje nominal más alto de 12,5-12,8V y una DoD segura del 80%.
Hagamos las cuentas…
Utilizando baterías AGM o Gel de 200Ah (ambas de química de plomo-ácido), conectemos 4 baterías de 12V-200Ah en serie para crear un banco de baterías de 48V-200Ah. Utilizando un DoD seguro del 50% para plomo-ácido, la capacidad de este banco de baterías proporciona 4.8kWh (o 4800WH) de energía y pesa 512 libras.
Ahora, comparémoslo con la química de las baterías de fosfato de hierro y litio. Hasta hace poco, las baterías LFP solo podían conectarse en paralelo. ¡Buenas noticias! Renogy acaba de lanzar la primera de sus baterías CORE que se pueden conectar en serie: ¡la batería CORE de fosfato de hierro y litio de 200Ah-12V! Utilizando una configuración en serie con 4 baterías LFP CORE de 200Ah, la capacidad total del banco de baterías es de 8.2kWh (o 8200WH) con un 80% de DoD y pesa poco menos de 190 libras. ¡Una gran diferencia tanto en capacidad como en peso con respecto al plomo-ácido! Esta es una opción ideal para una casa rodante grande con numerosos electrodomésticos de alta potencia, o incluso un sistema completo para una casa fuera de la red.
Obtenga más información sobre las conexiones de baterías en paralelo y en serie (o incluso en combinación serie-paralelo) aquí.
¡Conozca la caja de energía LYCAN 5000!
Para poner la potencia de la batería de 48V-50Ah de Renogy en una perspectiva más amplia, veamos la caja de energía LYCAN 5000, que incluye 2 de estas potentes baterías de fosfato de hierro y litio (LiFePo), así como un cargador inversor solar de 48V-3500W (que es un inversor, cargador de batería y controlador de carga todo en uno), así como un Módulo BT-2 y un Concentrador de Comunicación para monitorear su sistema a través de su teléfono inteligente. Este potente generador solar todo en uno está especialmente diseñado para suministrar energía durante emergencias, cortes de energía o incluso para proporcionar energía a casas o vehículos recreativos fuera de la red que permanecen instalados durante una temporada. Como sistema de 48V, con una capacidad de 4.8kWh y una salida de CA de onda sinusoidal pura de 3500W (potencia máxima de 7000W), el LYCAN puede suministrar energía a la mayoría de los electrodomésticos del hogar y exteriores. Con su diseño todo en uno, hace que la instalación de un sistema de energía solar a gran escala, pero portátil, sea muy sencilla. Hicimos una prueba de manejo del LYCAN a principios de 2022; vea a continuación nuestros resultados.
Con 4.8kWh, esta unidad puede alimentar fácilmente la mayoría de los electrodomésticos de alta resistencia para el hogar y exteriores con una potencia de salida continua de 3500W y una impresionante potencia máxima de hasta 7000W. Ofrece una salida de CA de 20A para hacer funcionar electrodomésticos básicos del hogar, así como una salida de CA de 30A para equipos de mayor resistencia o electrodomésticos más grandes. Si eso no es suficiente energía para sus necesidades energéticas totales, el LYCAN se puede expandir fácilmente hasta 19.2kWh agregando hasta 6 Baterías de Fosfato de Hierro y Litio Inteligentes de 48V-50Ah adicionales, cubriendo casi cualquier situación, desde cortes de energía a corto plazo hasta una independencia energética total. Es importante tener en cuenta que seguirá estando limitado a una carga de 3500W incluso si agrega más almacenamiento de batería.
Para probar la salida de 20A, conectamos varios electrodomésticos de alta potencia, como una cafetera, secador de pelo, hervidor eléctrico, tostadora, microondas, olla instantánea, calentador eléctrico, todo sin problemas. Descubrimos que pudimos hacer funcionar 2 electrodomésticos de mayor potencia (por ejemplo, tostadora y cafetera) a la vez, pero cuando agregamos un tercer electrodoméstico de alta potencia como un secador de pelo, el interruptor saltó. Así, el sistema funcionó como se esperaba y como está diseñado para hacerlo. Nota: Podría hacer funcionar una tostadora, una cafetera, un televisor/computadora portátil y luces, ya que esos electrodomésticos combinados estarían por debajo de 20A (salida máxima) y 3500W (carga máxima). También utilizamos la salida de 20A para hacer funcionar herramientas eléctricas grandes como una sierra de mesa, una aspiradora de taller y una sierra ingletadora compuesta, ¡y funcionó de maravilla! Esta unidad sería una excelente fuente de energía para un proyecto de construcción fuera de la red.
Para probar la salida de 30A, llevamos la unidad a través del hielo y la nieve hasta la caravana de los padres de Hutch y usamos su cable de alimentación de 30A para alimentar toda la caravana. Probamos sus electrodomésticos de mayor vataje, como el microondas, el calentador, la sartén eléctrica y la cafetera, mientras también hacíamos funcionar cualquier fuente de energía fantasma, como el frigorífico, el detector de gas LP y el reloj del estéreo. Pasamos la mayor parte del día probando la unidad y limpiando su caravana para prepararla para la temporada de acampada. Al hacerlo, usamos la aspiradora de mano, hicimos café, encendimos el calentador, etc. Para una prueba final de la potencia máxima y la funcionalidad del disyuntor, usamos la salida de 20A para alimentar un secador de pelo a 1500W, mientras también hacíamos funcionar otros dos electrodomésticos de alto vataje en la de 30A. Funcionó durante unos 20-30 segundos, luego el disyuntor saltó. Esto sobrecargaría cualquier salida de 30A en un camping también, por lo que estábamos satisfechos de que mantuvo una carga máxima y luego disparó los disyuntores como se esperaba. Al final del día, incluso nos quedaba el 53% de la batería. ¡Impresionante!
A medida que más personas se desconectan de la red y aún desean poder alimentar sus vidas como lo harían en una vivienda tradicional, creemos que los sistemas de 48 V son el futuro de la energía solar. La seguridad, eficiencia y ahorro de costos de los productos de batería de Renogy están marcando el camino hacia un futuro más sostenible.
En 2012, Shari Galiardi y David Hutchison dejaron atrás sus carreras y un hogar confortable en Carolina del Norte para viajar con la caravana antigua que restauraron con cariño, equiparon con energía solar y llamaron "Hamlet". Lo que comenzó como un breve descanso de las carreras y las responsabilidades rápidamente se convirtió en un romance con la vida en la carretera. Han aprovechado sus antecedentes de educación superior, su deseo de aprendizaje continuo y su sed de viajes de aventura para escribir, fotografiar, producir videos y dar charlas en 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 en freedominacan.com. O sígalos en Facebook, Instagram y YouTube como “Freedom in a Can, LLC”. Nota: Todos los enlaces contenidos en este blog contienen enlaces de afiliados proporcionados por Freedom in a Can.
