GUIA Placas solares

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Guía Paneles solares

Esto es una pequeña guía con nociones básicas para poder camperizar. A todos nos gusta saber que hacemos y porqué sin miedo a que sea peligroso o estropeemos algo. Todo lo escrito aquí es una recopilación basada en la investigación, la experiencia propia o en los comentarios de los usuarios. Si ves algún error coméntanoslo y lo vamos a ir modificando con las aportaciones de todos.
Aquí encontraras el porqué de las cosas para valernos por nosotros mismos!

 

PREVIAS

En ocasiones sirve muy bien usar el simil del agua de una cascada para entender la electricidad. Veamos:

Energía: Cantidad de energia acumulada. Usaremos los Wh o kWh (que son 3600000 Joules). No confundir con los Watios (W) o los KiloWatios (kW), cuando lleva la h significa que es una unidad de cantidad de energia acumulada, la h significa las horas durante los cuales se emite cierta cantidad de watios, para saber cuanta energia has acumulado. Poner kwh es como poner Joules o Calorias, son unidades de cantidad, no de potencia. En ocasiones, por ejemplo en baterias, encontrareis Ah (amperes · hora) que se puede usar asumiendo que siempre estamos en el mismo voltaje durante todo el cálculo, ya que si no va a variar, no importa multiplicárselo o no. Para el simil seria la cantidad de agua que hay encima la cascada, preparada para caer, si lo que queremos saber es la energia acumulada (baterias) o abajo de la cascada, si lo que queremos saber es la energia gastada (calor disipado o convertida en esfuerzo mecanico)

Potencia: cantidad de energía que se puede emitir por unidad de tiempo. Es decir si tenemos mucha energia acumulada (kWh) los podemos soltar de golpe o lentamente, segun la potencia (w) que entregue el equipo emisor.  Usaremos los Watts o Kilowatts kW  (que son 1000 Joules cada segundo). En el simil dependeria de la anchura del rio y la altura de la cascada.

Intensidad: cantidad de electricidad (electrones) moviéndose por un material. (no confundir con velocidad, que seria los metros que avanza cada electrón a cada segundo i que habitualmente son muy pocos auqnue la respuesta electrica de punt a apunta de un cable sea practicamente instantanea ya que se empujan uno al otro como un pendulo de bolas). Unidad Amperios. En el simil seria el caudal de agua que cae por la cascada.

Voltaje: fuerza que empuja los electrones. Unidad Voltios. Logicamente a mas voltaje mas electrones se van a empujar asi que es lo mismo que decir que mas amperios va a haber. En el símil seria la altura de la cascada, a más altura el agua cae mas fuerte.

Resistencia: fuerza contraria al voltaje que genera cualquier medio físico por rozamiento con el movimiento de los electrones. Unidad Ohms. En el simil de la cascada dependeria de la anchura del canal por donde se mueve el agua, si es muy pequeño el agua avanza confinada y presionada por lo que pierde fuerza de avance, en el caso electrico pierde  voltaje y se disipa en forma de calor.

Notese que el simil no funciona en la siguiente situación. El voltaje consigue arrancar mas electrones a los atomos del material del cable y ponerlos en movimiento. En el caso del agua si subimos la altura de la cascada no se mueve mas agua, sino que simplemente cae con más fuerza, ya que es un fluido no un metal y  se mueve toda en bloque en vez de ir «despegandose» las moleculas una a una segun la fuerza de empuje.

Nótese que si subimos el voltaje, arrastramos mas electrones que es lo mismo que decir que sube la intensidad. Si hay mas electrones moviendose  hay más fregamiento y por lo tanto se genera mas calor y se puede fundir el cable. Para evitar esto usaremos cables mas gruesos que tengan mas material para que circulen los electrones comodamente sin generar tanto «rozamiento».

*normalmente los valores que nosotros podemos gestionar son el de voltage y el de resistencia que varia segun el tipo material y su seccion, la intensidad es una consecuencia de la combinación de los dos. No podemos crear intensidad, solo podemos jugar con los otros dos para obtener una intensidad deseada.

 

Fórmulas más comunes: 

La potencia (eléctrica) en W la calculamos multiplicando la fuerza de empuje de los electrones (voltaje) por la cantidad de ellos que se ponen en movimiento (intensidad), es decir:

P = V · I

La energia eléctrica acumulada la podemos medir en Wh, es decir multiplicando el tiempo durante el cual unos watios se han ido acumulando.

Wh = P · tiempo en horas

 

Cuando buscamos precios de placas tenemos que saber:

-Potencia max que emiten a pleno sol segun nuestras necesidades: la da el fabricante.

-Voltaje maximo a pleno sol segun nuestras necessidades: la da el fabricante. Habitualmente de 12v, 24v, 48v… Notese que en realidad las placas son celdas que generan un voltaje muy pequeño que se suman en serie y al final todas jutnas entregan los volts que nos dice el fabricante segun la cantidad de celdas que haya puesto.

-Tipología y dimensiones, para saber si nos será util para nuestros requerimientos. Veamos a continuación:

 

1- Qué potencia de placas necesito?

-Primero necesitamos prever qué vamos a consumir, sumando las potencias de consumo de cada aparato. Encontraremos la potencia en kW ya sea en la caja, en la descripción del articulo de internet o preguntando al fabricante. Cuando sepas la potencia de cada uno, usando la formula kW = P · Tiempo,  multiplicaremos por el tiempo en horas que vamos a utilizar cada aparato. Si lo usamos 10 minutos, multiplicamos por 0,1 horas. La suma final de todos los aparatos nos dará la cantidad de energía que consumimos al cabo de un dia en kWh.

-Aplicarle un 70% de rendimiento. Ninguna placa rendirá al 100%, generalizamos con este 70%.

-Decidir cuantos dias de autonomia queremos poder aguantar. Es decir si es una semana de lluvia y la placa no va a recargar la bateria, el dia que salga el sol, necesitaremos recargar lo necesario para aguantar dichos dias sin volver a recargar. Así pues si sabemos los kWh que necesitamos recargar para el consumo de un dia, y establecemeos que queremos poder aguantar dos dias, el dia que haga sol tenemos que recargar el doble de los kWh para que aguante dos dias sin recarga (en caso de que hayamos previsto comprar una bateria que permita almacenarlos).

-Tener en cuenta las peores condiciones, que seria en enero cuando el sol recargara la placa durante 4 horas efectivas y  las mejores condiciones serian en verano durante 7h efectivas. Vamos a usar la peor situación como punto de partida.

Ejemplo:

·PC Portátil: 45w x 2horas de uso diarias = 90Wh

·Leds:  20w durante 4h = 80Wh

·Carga de móvil: En el cargador pone 5v i 2A. Como P=V·I= 5*2= 10W i tarda una hora en cargar = 10Wh

·(Nevera: ojo porque no esta funcionando las 24 horas es un caso especial que depende de la temperatura exterior y el buen aislamiento)

·Etc…

TOTAL: 90 +10+80 = 180 Wh es la cantidad de energia que consumimos en un dia.

Le aplicamos el rendimiento: 180 / 0,7  = 258 Wh  es la cantidad de energia que la placa debe subministrar cada dia para abastecer el consumo que tenemos.

En invierno solo funcionaria durante 4h, es decir:  258/4 = 64,5 W seria la potencia necesaria que deben tener las placas para que en 4h tengamos la energia suficiente acumulada en la bateria para aguantar un dia.

Si queremos aguantar dos días de autonomía con lluvia necesitamos que acumulen el doble de energia durante las mismas 4h, por lo tanto necesiamos el doble de potencia:  64,5 x 2dias = 130 W

Necesitamos placas que nos den como mínimo 130 W.  (este valor es bajo, aqui no he contado la nevera que podria sumar muchissimo mas, en la realidad podéis tener muchos mas consumos como la bomba de agua, la calefacción, la música cuando el motor esta parado y todo lo que se os ocurra conectar, ademas tened en cuenta que la bateria si no es de litio, solo se puede descargar hasta la mitad, pero eso lo vemos en el apartado de baterias)

2 Qué voltaje de placa necesito?

Me voy a electrocutar? debo escoger el mas bajo posible?

El ser humano tiene el umbral de percepción de la electricidad a partir de los 30 voltios, y lo nota con claridad a partir de los 70. Esto puede variar con cada persona ya que depende de la resistencia de la piel y su humedad. Como V = I · R necesitaremos mínimo estos 30 volts para que empiece a pasar suficiente intensidad para que lo notemos. Esta intensidad ronda los 0.0005 Amperes. A 220v de Corriente alterna pasarían 0.005 amperes, y ya si que nos puede causar lesiones. Si llegaran a pasar más de 10 amperios por nuestro cuerpo moriríamos al momento, pero tranquilos seria necesario un voltaje muy elevado para poder empujar y mover tantos electrones dado la alta resistencia de nuestro cuerpo.

Video experimental: https://www.youtube.com/watch?v=z6j8OBH6SRQ

Es decir a 12 o 24 volts no hay ningún peligro de electrocutarse. Entonces porque 12 o 24?

Sabiendo que P = V · I, para una misma potencia de placas, como mas voltaje tengan, menos intensidad pasara por el cable. Como tenemos un limite de espacio en el techo, tenemos un limite de potencia que podemos instalar. Si esta potencia esta a 24v, por el cable pasara menos electricidad que si esta a 12v ya que en vez de mover mas electrones lo que hacemos es moverlos con mas fuerza. Es preferible que pase menos intensidad, porque así se crea menos resistencia y la sección de los cables puede ser más pequeña ya que no se calentaran tanto, serán mas baratos, y tendrán menos perdidas por transmisión que al final del dia lo que queremos es no perder esos watios q nos ofrece la placa a traves del cable. Así que para grandes consumos que necesitan mucha potencia, mejor usamos 24v.

Otra ventaja de usar 24v es que en días nublados la placa generara menos voltaje, por ejemplo un 40% menos, que serian 14,4v, aun suficiente para cargar baterías de 12v. En cambio si la placa es de 12v, el 40% menos son 4,8v, insuficiente para cargar baterías.

3.Qué tipo de placa necesito?

Todas las placas pierden efectividad a medida que sube la temperatura

Policristalinas: funcionan bien con mucho sol aunque se calienten pero no rinden bien en sombra. Cómpralas si eres del sur.

Monocristalinas: funcionan mal cuando se calientan mucho pero absorben mejor la energía en días nublados. Te va a ir mejor si eres del norte.

4. Cómo coloco la placa?

En base a lo que se ha comentado en el foro, cada ITV es un mundo y no esta muy clara la normativa.

-Sin homologar:

·Puedes agujerear la chapa para pasar los cables pero no puedes hacer una fijación mecánica como seria un tornillo.Entonces el pasacables puedes engancharlo con pegamento sikaflex. Otra opcion es pasar los cables directamente por la puerta si quieres ahorrarte el agujero en el techo (he paado todas las ITV con los cables por la puerta).

Opción 1: La placa rígida o deformable pegada al techo. En el caso de la placa rígida, tiene un grosor, y eso implica que el aire que hay entre la placa y el techo en el espacio que se da debido la altura de los marcos de la placa, contiene aire.  Si no ventila, ese aire sube mucho de temperatura y esto baja el rendimiento de la placa, por esto si tu techo es liso y no puede salir el aire, se recomienda taladrar agujeritos en el marco de aluminio de la placa para que ventile.En el caso de la placa deformable, que es mucho mas delgada y no tiene marcos, esta toda en contacto con el techo sin aire, y se calienta extremamente ya que solo ventila por una cara, no hay forma de evitarlo.

Opción 2: Placa rígida levantada 10cm del techo.  No puedes atornillar nada a la chapa sin homologar pero si tienes baca o quieres comprarte una, puedes fijar la placa atornillada a la baca. Como no atornillas a la chapa sino a la baca, y se considera que el vehículo prevé el atornillamiento de una baca y su carga de forma legal, no hace falta homologar (he pasado varias ITV así). Otra opcion en vez de baca es usar esquineras para levantar la placa, venden muchas en aliexpress. La placa iría atornillada a las esquineras y las esquineras con pegamento de alta resistencia sikaflex a la chapa. Es MUY peligroso porque el aire entra a toda velocidad entre la placa y el techo cuando la furgo está en marcha y haría el efecto vela contra la placa empujándola con mucha fuerza y hay altas posibilidades de despegarla (he podido leer comentarios de gente que le ha salido volando a media autopista). Si se emplea este método, que no lo recomiendo en absoluto, hay que poner un perfil en forma de L delante o algo que tape la entrada de aire frontal y evitar que entre directamente debajo la placa.

 

-Homologando:

Atornillamos la placa al techo o a las esquineras y estas al techo. Es mas caro porque necesitas proyecto de homologación con un ingeniero y ademas para taladrar la chapa del techo no es fácil, así que lo mismo no lo puedes hacer tu y lo vas a tener que llevar a un chapista que te va a cobrar.

 

5. Que sección de cable necesito para la placa?

Las placas generan diferente voltaje según la cantidad de luz que le llega que depende de la hora, las nubes y el ángulo del sol. Una placa de 12v a máxima potencia, puede llegar a los 25v i una de 24v puede llegar a los 50v.

Existen tablas para saber la sección de cable necesaria según los amperios que vayan a pasar, para que el cable no se sobrecaliente.

Guía – sección cable según longitud y amperios

guia seccion cable segun metros

Así que primero necesitamos saber cuantos amperios pasarán:

P = V · I  ->  I = P / V

Intensidad que pasa por el cable = potencia máxima de la placa / 25v o 50v según la placa que hayamos comprado (recuerda que son los picos, es decir la placa de 24 puede llegar a 50v cuando el sol del medioda da de lleno sin nubes)

6.Para que necesito un regulador?

Los aparatos reguladores se ponen entre las placas y las baterías. Sirven para enviar una voltaje estable y continuo a la batería ya que el que llega de la placa es cambiante y no es bueno para la vida útil de las baterías. También permiten conectar un inversor o cualquier cable de consumo que funcione con el voltaje de salida que ofrecen como pueden ser LEDs y demás. Es aconsejable conectar ahí toda la electrónica de la furgo en vez de directamente a la batería ya que así el regulador gestiona la energía que va directa de la placa al consumo sin pasar por la batería y alargando la vida útil de esta.

Para ello hay que tener en cuenta que solo podemos conectar la potencia máxima que generen los amperios admitidos por el regulador, sino lo vamos a quemar. Es decir si el regulador es de 30 amperios, y convierte la electricidad que le llega de las placas de 24v a 12v para la bateria o para el consumo, no podemos conectar aparatos cuyas potencias sumadas a esos 12v generen una intesidad superior a 30 amperios. Es decir en el caso de un regulador de 30a:  P= 30 *12 = 360w son los que podra suministrar el regulador. Si queremosenchufar mas cosas lo conectamos directo a batería (también habría que mirar que potencia limite puede dar la batería y el inversor pero esto en el punto de baterías).

Por ejemplo si lo que quieres es usar los 400w que genera tu placa de 24v para cargar la bateria o lo que sea, necesitas saber en que situación gestionará más amperes, que siempre será donde haya menos voltaje, en este caso es en la salida del regulador a 12v, ya que P=V·I  por lo que 400=12·I entonces I= 33 amperes. Necesitas comprar un regulador que gestione 30 amperes como mínimo para aprovechar los 400w de tu placa, ya que en realidad tendras margen porque sera  un poco menos por el rendimiento de las placas explicado antes. Otra opción es que solo decidas conectar un total de consumos de 200w al regulador, entonces solo necesitaras un regulador de 16 amperes mas barato, pero claro estas desaprovechando la mitad de la placa.

Así pues lo recomendable es usar la salida del regulador de 12v para luces, entradas de usb, portatil, bomba de agua y cosas de bajo consumo y calcular los amperes en base a estos consumos. Y luego enchufar un inversor directo a bateria para consumos extremos a 220v como puede ser el secador, el microondas, un taladro en un momento puntual, aire acondicionado… ya que la bateria habitualmente si esta preparada para superar esos 30 amperes (siempre dimensionando correctamente los cables ya que más de 30 amperes es muchisimo y se te pueden fundir e incendiarte la furgo).

Existen dos tipos de reguladores: MPPT i PWM

PWM: son los más sencillos pero no pueden cambiar el voltaje. Pueden trabajar a 12v o a 24v, pero no pueden hacer la conversión, así que para conectar placas de 24v necesitaríamos baterías de 24v.

Siempre se conecta primero la batería al aparato para que reconozca el voltaje y luego las placas al aparato, nunca al revés sino puedes estropearlos.

MPPT: son más caros pero aprovechan mucho mejor la energía solar a cualquier hora ya que pueden convertir el voltaje que le llega de la placa al voltaje que va hacia la batería manteniendo este último constante.

7. Se pueden colocar placas solares de diferente voltaje?

La respuesta rápida seria NO.  Aunque se puede dar algún caso excepcional como que tengamos una placa solar de 200w a 12v y una placa solar de 200w a 24v, en ese caso se podrían poner en serie con un regulador MPPT.

Pero poner placas de diferentes capacidades y voltajes, lo único que conseguiríamos es limitar el conjunto a la potencia del panel mas pequeño.

 

YcsH
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