¿Qué componentes incluyen los sistemas de placas solares para barcos?
Para generar electricidad a partir del sol, se necesitan, sobre todo, una o varias celdas solares. Sin embargo, comúnmente se refiere a una placa solar en la que, en realidad, se interconectan toda una serie de pequeñas celdas solares individuales para producir una potencia determinada.
La función es muy sencilla: tan pronto como la luz incide en el sistema, se genera voltaje en las placas solares. Sin embargo, este voltaje y la corriente producida cambian con la cantidad de luz capturada.
Por lo tanto, además de la placa solar, los componentes de un sistema de energía solar siempre incluyen un regulador de carga. Su tarea es alimentar la corriente a la red de a bordo de tal manera que la batería pueda ser cargada por las placas solares del barco.
¿Cuánta electricidad producen las placas solares para barcos?
Antes de montar placas solares en un barco, hay que determinar cuánta electricidad se quiere producir. Depende de varios factores: el primero es el sol. Sin luz solar, las celdas solares a bordo no pueden producir energía, al mediodía, cuando el sol está en su punto más alto, la cantidad de energía posible es la más alta.
Pero el ángulo de irradiación del sol también es importante e influye en el funcionamiento de una placa solar para barco. Se encuentra en el hemisferio norte al mediodía en el sur, en el hemisferio sur al mediodía en el norte y en el ecuador al mediodía justo encima del barco. Por ejemplo, en el hemisferio norte se debe tener en cuenta lo siguiente:
Inclinada ligeramente hacia el sur, una placa solar produce más electricidad que si estuviera orientada hacia el norte. La alineación perfecta no es realmente posible en un barco en movimiento que todavía puede estar balanceándose sobre un ancla o navegando contra el viento. Por lo tanto, una solución frecuente consiste en un montaje horizontal de la placa solar para capturar al menos algo de luz desde todas las direcciones. Es más eficaz un seguimiento manual activo para adaptar la dirección y el ángulo de inclinación de la placa solar al ángulo del sol. El aumento en el rendimiento con el seguimiento activo no solo reduce la superficie necesaria, sino que también reduce los costes que se producirían si se reequipara un sistema de placas solares.
El segundo factor esencial es el tamaño del sistema de placas solares, su calidad y, por lo tanto, el rendimiento de la placa solar. Estos determinan la "cantidad de energía" que se puede generar en condiciones ideales. La unidad de medida de esta potencia se mide en vatios pico (Wp) y describe la potencia de pico máxima en condiciones ideales definidas (consulte las preguntas frecuentes a continuación).
Además de la cantidad de luz y la calidad de las placas solares utilizadas, la instalación eléctrica también juega un papel importante: las secciones de cable demasiado pequeñas y las conexiones de tamaño incorrecto generan pérdidas de energía. El tipo, el tamaño y la antigüedad de las baterías para el sistema y, por último, pero no menos importante, el regulador de carga utilizado también determina el rendimiento utilizable de la electricidad.
¿Cuándo produce electricidad (óptima) una placa solar para barco?
Las placas solares generan energía de manera más efectiva cuando el sol está exactamente a 90 grados de ellas. Además, si el sol del mediodía está directamente sobre el barco en el ecuador, la cantidad de radiación en la superficie de la tierra es significativamente mayor que, por ejemplo, al mediodía en el círculo polar ártico. Allí, el sol alcanza un máximo anual de solo unos pocos días de 45 grados.
Este efecto se puede compensar hasta cierto punto con placas solares móviles. Sin embargo, en la mayoría de los casos tienen que seguirse la posición del sol manualmente. ¡Pero vale la pena! Especialmente cuando hay poco espacio disponible para placas solares, la instalación de pequeñas placas móviles puede ser incluso más efectiva que una superficie más grande colocada rígidamente en la cubierta. Es aún mejor si las placas solares se montan a lo largo de la barandilla en el cesto de popa o en un portaequipos para celdas solares sobre la cabina:
Esto se debe a que las superficies rígidas suelen estar ligeramente ensombrecidas en cubierta por el mástil, las velas y la jarcia de labor. Sin embargo, la pérdida de potencia debido a las sombras no es lineal con respecto a la superficie. Incluso una pequeña sombra puede reducir el voltaje en una placa hasta el punto de que apenas contribuya a la carga. Aunque los fabricantes suelen prever un poco de reserva para compensar un sombreado parcial de menos celdas, las sombras de dos o tres mordazas que atraviesan una placa solar pueden ser suficientes para paralizar toda la placa. En este caso, ya no se produce electricidad. Por lo tanto, es especialmente importante prestar atención a la ubicación correcta de la placa solar.
Consejo para los trotamundos: la clásica ruta descalza suele conducir un poco al norte del ecuador hacia el oeste. El sol suele alcanzar su punto máximo en el sur. Las placas solares plegables en la barandilla de babor miran hacia el sur durante el viaje durante las largas etapas con rumbo al oeste y logran un rendimiento ligeramente más alto que en el lado opuesto de la bañera. Sin embargo, si nos dirigimos al sur del ecuador, este efecto se invierte.
¿En qué medida influye la zona de navegación en la elección y el tamaño de las placas solares para barco?
Con una simple linterna se puede entender por qué el ángulo de irradiación del sol sobre las celdas solares a bordo es tan importante: de la bombilla (sol) siempre emite la misma cantidad de luz. Si se ilumina perpendicularmente a un tablero de mesa, se puede ver claramente su haz de luz. Si se repite con un ángulo de 45 grados a la misma distancia, este haz de luz se vuelve ovalado y su área es mayor. Al mismo tiempo, el haz de luz también se oscurece un poco. Esto se debe a que la misma cantidad de luz se distribuye en un área más grande.
Lo mismo ocurre en la Tierra. Cuanto más directamente los rayos del sol inciden en las celdas, más energía por centímetro cuadrado llega a las placas solares de la embarcación.
Por lo tanto, el rendimiento es teóricamente cada vez mayor a medida que el barco navega más cerca del ecuador y el dimensionamiento necesario del sistema solar aumenta en latitudes altas. Porque en el ecuador, el sol se encuentra al mediodía en el punto más alto de la Tierra. Sin embargo, esto es solo una parte de la verdad: como ya se ha descrito, las placas trazables también pueden proporcionar un buen rendimiento en latitudes altas. Allí, además, el sol no es tan intenso, pero en verano brilla 20 horas al día. Los factores climáticos estacionales también influyen. Durante la temporada de lluvias en las zonas tropicales, la producción de ostomía es significativamente menor que en un día claro de sol en el norte de Europa.
Consejos
- Proteger todas las conexiones y contactos contra la corrosión con un tubo termorretráctil y cinta aislante.
- Únicamente instalar placas solares en el barco que sean transitables y resistentes a impactos.
- Proteger las fuerzas sobre los soportes con puntales contra tormentas y marejadas.
¿Qué son las placas solares Plug&Play?
El tipo más simple de sistema solar a bordo es un set completo con placas solares de 12 V. En estos sets, incluso el controlador de carga ya está instalado.
Por ejemplo, se puede producir fácilmente un accionamiento coordinado con energía solar para la embarcación. Simplemente se colocan en la cubierta o en la bañera con el dispositivo y cargan directamente a su consumidor. Sin embargo, también hay variantes más grandes de estas placas solares plug & play, con los que también se puede cargar el banco de baterías de la embarcación.
Estos sistemas plug & play se utilizan especialmente en embarcaciones que no tienen suministro desde tierra en el fondeadero o que se encuentran en una boya de amarre. Aquí, una celda solar Plug&Play puede mantener la carga de la batería de a bordo con poco esfuerzo de instalación, incluso si no hay nadie a bordo.
Más información sobre las placas solares
Placas solares plug & play
¿Qué puedo cargar con las placas solares de mi barco?
En principio, la electricidad generada en una placa solar se puede alimentar directamente a la red de a bordo a través de un controlador de carga solar y ser utilizada por un consumidor. En concreto, esto significa que cuando el sol brilla, se genera energía que, sin embargo, debe utilizarse directamente, ya que una placa solar no se limita a almacenarla. Las baterías de a bordo se encargan de ello. Solo así se podrá seguir utilizando la electricidad para la iluminación o similar a bordo.
Por lo general, se trata de una batería de consumo normal o de un banco de baterías a bordo. Actúa como amortiguadora y compensa los momentos en los que se genera menos electricidad o en los que hay más consumidores activos. Esto garantiza un voltaje constante en la red de a bordo y hace que la energía solar a bordo esté disponible incluso por la noche.
Todos los tipos de baterías existentes a bordo se pueden cargar con energía solar. El elemento de conexión decisivo es siempre el regulador de carga. Debe adaptarse al voltaje de fin de carga respectivo de la batería existente. Además de las baterías de ácido, las baterías AGM, de gel o incluso las baterías de litio de última generación se pueden cargar fácilmente con energía solar a bordo. Sin embargo, si se deben cargar diferentes tipos de baterías en bancos de baterías separados, cada uno de estos bancos de baterías necesita su propio controlador de carga adaptado.
¿Qué tamaño deben tener las placas solares para mi barco?
- En primer lugar, es importante determinar lo que debe hacer el sistema. Si solo se trata de retener la carga en el fondeadero, suele bastar con una pequeña placa Plug&Play en el techo del camarote, montado en la cubierta de la botavara con tapones de goma o simplemente tendida en la bañera. Tales placas solares móviles para barcos también son adecuadas, por ejemplo, para los fletadores que pasean por las bahías.
- La siguiente etapa de expansión amplía el radio de acción de la embarcación: con una o dos placas flexibles en cubierta, la duración de la batería en el fondeadero o en un viaje se puede prolongar significativamente durante unos días. En la mayoría de los casos, esto no es suficiente para hacer que el barco sea autosuficiente a largo plazo con energía solar. Sin embargo, si prescinde deliberadamente de los grandes consumidores y sigue algunos pequeños trucos, puede prescindir del suministro desde tierra durante unos días.
Consejo: cambie la nevera a ocho grados centígrados en lugar de cuatro, o comience el viaje con un asado congelado en la nevera, que luego se descongelará lentamente durante el primer día y medio y se hará cargo de gran parte del enfriamiento. Ya ahorra mucha electricidad.
Para prolongar la duración de la batería, también son adecuados los kits solares completos, que solo se montan a bordo y se conectan a la batería de a bordo a través del regulador de carga incluido. A menudo también se ofrecen, de forma algo errónea, como celdas solares de 12 V.
Sin embargo, para que el barco disponga de un suministro de energía solar completamente autosuficiente, es importante una planificación detallada. Parte de ello es el análisis de todos los consumidores y sus tiempos de funcionamiento para determinar la demanda diaria de electricidad y calcular la potencia de los paneles solares necesarios. Aquí también juega un papel más importante la cuestión de la tecnología.
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¿Qué tipos de placas solares para barcos existen?
Aunque a primera vista todos los paneles parecen muy similares, existen diferencias considerables entre ellos. Dependiendo del tipo de celdas solares instaladas, también se consiguen diferentes grados de eficiencia.
La eficiencia de los paneles solares (placas solares) describe la relación entre la superficie del panel y su potencia. No se tiene en cuenta toda la superficie del panel, sino solo la parte cubierta por celdas solares. Este valor también se determina en condiciones de laboratorio y hace que la calidad de los diferentes paneles sea comparable entre sí. Sobre todo, dice algo sobre la pureza y la calidad de las celdas instaladas, no sobre la cantidad máxima de electricidad que puede generar un panel solar.
La estructura de las celdas individuales determina las propiedades de todo el panel: las celdas solares clásicas se basan en silicio semiconductor. Para ello, la materia prima se funde y, durante el endurecimiento, se extrae en barras o se vierte en bloques. Los bloques o barras así producidos forman la base para las celdas solares monocristalinas o policristalinas.
El proceso de estirado es una técnica utilizada para hacer crecer un cristal continuo y uniforme. Esto crea una estructura monocristalina. Estas barras se cortan en láminas y luego se unen para formar celdas solares.
El silicio monocristalino es muy conductor gracias a la estructura de rejilla uniforme en el cristal y los bordes uniformes con una estructura definida facilitan la producción de grandes superficies. Este tipo de celda solar puede alcanzar una eficiencia superior al 20 por ciento. En la mayoría de los paneles solares monocristalinos, el producto está justo por debajo de este 20 por ciento.
Otro método es verter el silicio líquido en un bloque y dejar que se endurezca allí. Este bloque también se corta en láminas y se transforma en celdas. Sin embargo, al endurecerse de esta manera, no se crea una estructura definida. En el bloque, diferentes cristales crecen en diferentes direcciones para formar una estructura policristalina.
El silicio policristalino es mucho más fácil de producir y esto también afecta directamente al precio de las celdas solares. En consecuencia, la difusión es alta. Sin embargo, en ellos, las transiciones en las rejillas de cristal en el material son un obstáculo para la conductividad y la construcción de superficies más grandes también es más complicada porque no hay una estructura uniforme. Las celdas solares policristalinas tienen una eficiencia aproximadamente un tres por ciento menor que las celdas solares monocristalinas. Una forma de compensar esta desventaja es colocar los contactos eléctricos en la parte posterior de las celdas. De este modo, estas celdas solares de contacto posterior disponen de más superficie en la parte delantera para generar electricidad.
Todas las celdas solares a base de silicio tienen en común que tienen una estructura cristalina rígida. Además, las nuevas tecnologías, como los tipos de celdas amorfas, también están en auge. Estas placas, también llamadas celdas solares de lámina delgada, se utilizan a bordo con especial frecuencia:
Las placas solares de lámina delgada se basan en semiconductores artificiales, por ejemplo, de los compuestos cobre-indio selenio (celdas solares CIS) o cobre-indio- galio selenio (celdas solares CIGIS). Estas placas tienen la gran ventaja de que, como placas solares flexibles, no son rígidas y, por lo tanto, se pueden montar incluso en superficies irregulares. Un ejemplo de ello son las superficies adheridas en la cubierta de un yate. Que, dependiendo del modelo, a menudo son incluso transitables. Por lo general, las celdas amorfas tienen una eficiencia significativamente menor de un máximo de 16, a menudo solo alrededor del 14 por ciento, y son un poco más pesadas que las celdas basadas en silicio con la misma superficie.
Sin embargo, esta solución a bordo puede valer la pena si se puede utilizar una superficie considerablemente mayor para generar electricidad.
Placas solares
Pero la evolución tecnológica en este sector está lejos de estar acabada. Actualmente se están investigando otros tipos de celdas para placas solares flexibles, en los que se utilizan materiales orgánicos en celdas amorfas para poder aprovechar un espectro más amplio de luz solar. En el futuro, también son concebibles velas enteras que produzcan electricidad en los yates. Estas y las llamadas celdas híbridas, que contienen componentes cristalinos y orgánicos, ya alcanzan eficiencias superiores al 40 por ciento en pruebas de laboratorio, pero tienen una vida útil corta.
El objetivo actual de la transición energética ha impulsado significativamente el desarrollo en el sector de la energía solar en la última década y la eficacia de los tipos convencionales de paneles solares también se ha mejorado significativamente en repetidas ocasiones.
Placas solares
¿Cuál es el mejor panel solar para un barco a motor o velero?
La elección del panel solar adecuado depende principalmente de dónde se va a montar la placa solar en el barco. Si tiene que ser en cubierta (el lugar menos favorable), merece la pena utilizar paneles solares semiflexibles de lámina delgada. Estos se pueden adaptar, por ejemplo, a la ligera curvatura del techo de la cabina y, por lo general, también son transitables. Esto es especialmente importante cuando se trabaja en veleros, por ejemplo, al aparejar la botavara.
Sin embargo, si el panel se puede montar de forma plana, por ejemplo, en un portaequipos, los paneles rígidos con marco de aluminio y estructura monocristalina son la primera opción. Esto también se aplica al techo de un puesto de mando. Además de la electricidad, las celdas también generan calor y cuanto mejor se ventilan desde abajo, mejor funcionan.
Consumo a bordo
La base para el cálculo de una instalación de placas solares para barco es el consumo total de energía a bordo. Solo entonces se puede calcular la potencia de las placas solares para barco que se necesita.
1. Para ello, se crea una tabla sencilla en la que se enumeran las necesidades de todos los consumidores durante 24 horas. Es importante tener en cuenta los tiempos de funcionamiento respectivos: un plotter con 0,8 amperios consume mucha más electricidad en 24 horas que una bomba de agua a presión con 8 amperios, que en conjunto solo se utiliza dos minutos al día. Al final de la tabla se suma el consumo total y se obtiene una cantidad mínima de electricidad que se necesita por día. Los valores típicos para los yates de crucero modernos a menudo superan los 60 A/día, dependiendo del equipo.
2. Una segunda tabla enumera todos los generadores que ya están presentes o que también se van a instalar: si, por ejemplo, el motor se pone en marcha cada mañana en el fondeadero para producir agua caliente para la ducha, el alternador también cargará el banco de baterías durante ese tiempo (30 min x 40 A ya significan 20 Ah). Al final, queda una diferencia entre el consumo y la producción. Esta cantidad de electricidad debe ser generada por el sistema solar para que el barco sea autosuficiente. En el ejemplo, esto es 40 A por día.
| Consumidores | Cantidad | Consumo de potencia individual | Consumo de potencia total | Voltaje de funcionamiento | Consumo de energía | Tiempo de funcionamiento / día | Tiempo de funcionamiento / día | Wh/día | Ah/día |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Luz de navegación verde | 1 | 20 vatios | 20 vatios | 12 V | 1,67 A | 5 min. | 0,08 h | 1,67 Wh | 0,14 Ah |
| Luz de navegación roja | 1 | 20 vatios | 20 vatios | 12 V | 1,67 A | 5 min. | 0,08 h | 1,67 Wh | 0,14 Ah |
| Luz de popa | 1 | 20 vatios | 20 vatios | 12 V | 1,67 A | 5 min. | 0,08 h | 1,67 Wh | 0,14 Ah |
| Luz de tope | 1 | 20 vatios | 20 vatios | 12 V | 1,67 A | 5 min. | 0,08 h | 1,67 Wh | 0,14 Ah |
| Luz de fondeo | 1 | 10 vatios | 10 vatios | 12 V | 0,83 A | 480 min. | 8,00 h | 80,00 Wh | 6,67 Ah |
| Luces de cubierta | 2 | 20 vatios | 40 vatios | 12 V | 3,33 A | 120 min. | 2,00 h | 80,00 Wh | 6,67 Ah |
| Faro pirata | 1 | 100 vatios | 100 vatios | 12 V | 8,33 A | 10 min. | 0,17 h | 16,67 Wh | 1,39 Ah |
| Lámpara de mesa de cartas | 1 | 10 vatios | 10 vatios | 12 V | 0,83 A | 20 min. | 0,33 h | 3,33 Wh | 0,28 Ah |
| Iluminación del salón | 6 | 20 vatios | 120 vatios | 12 V | 10,00 A | 240 min. | 4,00 h | 480,00 Wh | 40,00 Ah |
| Cocina | 2 | 20 vatios | 40 vatios | 12 V | 3,33 A | 120 min. | 2,00 h | 80,00 Wh | 6,67 Ah |
| Cabina | 2 | 20 vatios | 40 vatios | 12 V | 3,33 A | 120 min. | 2,00 h | 80,00 Wh | 6,67 Ah |
| Iluminación obligatoria | 2 | 20 vatios | 40 vatios | 12 V | 3,33 A | 240 min. | 4,00 h | 160,00 Wh | 13,33 Ah |
| GPS | 0 | 2 vatios | 0 vatios | 12 V | 0,00 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Plotter | 1 | 8 vatios | 8 vatios | 12 V | 0,67 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Radar | 1 | 50 vatios | 50 vatios | 12 V | 4,17 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Radio | 1 | 5 vatios | 5 vatios | 12 V | 0,42 A | 120 min. | 2,00 h | 10,00 Wh | 0,83 Ah |
| Portátil | 1 | 40 vatios | 40 vatios | 12 V | 3,33 A | 120 min. | 2,00 h | 80,00 Wh | 6,67 Ah |
| Molinete | 1 | 500 vatios | 500 vatios | 12 V | 41,67 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Hélice de proa | 1 | 2.000 vatios | 2.000 vatios | 12 V | 166,67 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Bomba de agua | 1 | 40 vatios | 40 vatios | 12 V | 3,33 A | 10 min. | 0,17 h | 6,67 Wh | 0,56 Ah |
| Frigorífico | 1 | 50 vatios | 50 vatios | 12 V | 4,17 A | 240 min. | 4,00 h | 200,00 Wh | 16,67 Ah |
| Bomba de achique (sentina) | 1 | 25 vatios | 25 vatios | 12 V | 2,08 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Bomba de achique (ducha) | 1 | 25 vatios | 25 vatios | 12 V | 2,08 A | 20 min. | 0,33 h | 8,33 Wh | 0,69 Ah |
| Inodoro | 1 | 100 vatios | 100 vatios | 12 V | 8,33 A | 10 min. | 0,17 h | 16,67 Wh | 1,39 Ah |
| Radio | 1 | 25 vatios | 25 vatios | 12 V | 2,08 A | 240 min. | 4,00 h | 100,00 Wh | 8,33 Ah |
| Otros | 1 | 20 vatios | 20 vatios | 12 V | 1,67 A | 0 min. | 0,00 h | 0,00 Wh | 0,00 Ah |
| Total | = 3418 vatios | = 284,83 A | = 1608,33 Wh | = 134,03 Ah |
En verano, en el norte de Europa, la luz solar efectiva es de unas ocho horas al día. Por lo tanto, el sistema solar debe generar 40 amperios de corriente en 8 horas (40 A / 8h = 5 A/h). En una red de a bordo de 12 V, 5 amperios-hora equivalen a una potencia de 60 vatios-hora (12 V x 5 A/h = 60 Wh).
Un error común es suponer que un panel solar de 60 Wp puede producir la cantidad necesaria de electricidad en solo una hora de sol al mediodía. Sin embargo, la potencia máxima de 60 Wp solo se alcanza en condiciones ideales (ver preguntas frecuentes), como sería posible en Marruecos para frigorífico. En realidad, incluso en un día soleado en el norte de Europa, un sistema solar a menudo proporciona menos de la mitad. Por lo tanto, planificar al menos un 50 % más de potencia tiene mucho sentido. Además, la cantidad de energía producida aumenta lentamente por la mañana y disminuye lentamente por la noche. Por lo tanto, no debe suponerse el mismo rendimiento durante las 8 horas completas.
Almacenar la electricidad de una placa solar en un barco
El regulador de carga
Los sistemas de placas solares no se pueden conectar directamente a una batería solar, ya que su voltaje suele ser significativamente mayor que el de la red de a bordo. Para ello, un regulador de carga (también llamado regulador solar) debe adaptar primero la corriente a la red de a bordo. ¡Por lo tanto, el regulador de carga asume una función importante!
La variante más económica son los reguladores de carga PWM (modulación por ancho de pulsos). Aquí, solo el voltaje (ancho de pulsos) de la carga se ajusta al voltaje de la batería para evitar el sobrecalentamiento de esta. Lo que esto significa lo muestra un ejemplo basado en el panel solar de 60 vatios del ejemplo anterior. Para ello, suponemos que puede generar 30 voltios de voltaje y un máximo de 2 amperios de corriente de carga: 60 W / 30 V = 2 A
Un regulador PWM ahora limita el voltaje a 14,8 voltios de voltaje de carga para una batería de coche normal. Sin embargo, los 2 amperios de corriente de carga se conservan y se entregan a la batería. Por lo tanto, la batería recibe un máximo de 14,8 V x 2 A = 29,6 W de potencia. Por lo tanto, la mitad de la energía generada se perdió en el regulador de carga en condiciones óptimas de laboratorio. En realidad, quedan más bien 10-15 vatios, es decir, algo menos de 1 amperio de corriente de carga. Por lo tanto, los 40 A deseados no pueden entrar en las baterías de esta manera ni siquiera en un día completo.
Los reguladores de carga PWM son muy económicos. En una instalación en la que, por ejemplo, se trata principalmente de mantener la carga en la boya de amarre, esto puede ser una buena solución.
En la mayoría de los demás casos, vale la pena recurrir a un regulador MPPT (Maximum Power Point). En esta variante, toda la cantidad de energía se transforma primero al voltaje de la red de a bordo y luego se alimenta a un banco de baterías. En el ejemplo anterior, esto también significa 14,8 voltios, pero una enorme corriente de carga de 4 A en condiciones de laboratorio (60 W / 14,8 V = 4,05 A). En realidad, de nuevo se pierde algún porcentaje para la transformación y el rendimiento obtenido del panel es menor que en el laboratorio. Sin embargo, en las mismas condiciones, 2-3 amperios al mediodía son realistas. Con un regulador MPPT, es posible alcanzar los 40 Ah en un día muy soleado con seguimiento del panel y una larga duración de sol en verano. La superioridad de los reguladores MPPT ya es muy evidente en el ejemplo. Es importante que para cargar una batería siempre se requiera un voltaje más alto que el voltaje de la batería en sí. En los reguladores MPPT, incluso alrededor de 5 voltios más para que la transformación pueda tener lugar. En nuestro ejemplo, el sistema solar debe alcanzar primero 20 V antes de que se pueda cargar alguna cosa.
Regulador solar
El banco de baterías / power bank
El tipo y tamaño del banco de baterías ofrece suficiente contenido para su propia guía. Cuando se opera con un sistema de paneles solares, es importante una alta resistencia a los ciclos (por resistencia a los ciclos se entiende la indicación de cuántas veces se puede descargar una batería y luego recargarla) de las baterías de barco utilizadas, ya que se cargan constantemente durante el día.
El regulador de carga también determina qué tipos de baterías se pueden cargar. Sin embargo, los buenos reguladores de carga se pueden adaptar a las diferentes curvas características y voltajes de cierre de carga de diferentes tipos de baterías.
¿Cómo se instala una placa solar en un barco?
¿Qué necesito para la instalación de paneles solares en un barco?
La instalación de placas o paneles solares de 12 V es relativamente sencilla: montar los paneles y los reguladores de carga según las instrucciones y conectar todo con los cables correspondientes. Si se cuenta con la suficiente habilidad, también se pueden construir los soportes de los paneles a bordo o recurrir a los kits de montaje del fabricante. En el caso de los soportes, hay que tener en cuenta que incluso con las olas y los vientos fuertes en los portaequipos, los paneles no se rompan. Además de los conocimientos técnicos, hay que tener en cuenta otros aspectos a la hora de instalar paneles solares en un barco:
Las instalaciones están sometidas a fuertes voltajes. Entre el regulador de carga solar y el panel solar, los voltajes son incluso significativamente más altos que en el resto de la red de a bordo.
Por lo tanto, incluso aquellos que están bien familiarizados con la corriente a bordo deben tener especial cuidado al calcular las secciones transversales de los cables. Dependiendo del fabricante y del tipo, el voltaje y la intensidad de la corriente también varían. Por lo tanto, siempre se deben instalar los mismos modelos, o se debe pensar cuidadosamente dónde son útiles o incluso peligrosos los circuitos en serie (los voltajes se suman, la intensidad de corriente corresponde al panel más débil) y los circuitos en paralelo (el voltaje corresponde al panel con el voltaje más pequeño, pero las intensidades de corriente se suman). Por lo tanto, las instalaciones mixtas en las que se conectan diferentes paneles solares deben dejarse en manos de un profesional.
También deben evitarse los tendidos de cables de gran longitud. En general, es mejor instalar el regulador de carga cerca de la batería y los cables más largos en la parte de mayor voltaje, es decir, entre el panel y el controlador de carga. Esto también reduce las secciones transversales de cable necesarias en las instalaciones pasacascos.
El propio regulador solar (regulador de carga) se puede conectar mejor directamente a la batería con su propio fusible. La batería también garantiza que no se consuma demasiada energía en la salida de carga (el lado de la red de a bordo) del regulador solar cuando se conectan cargas más grandes en la red del barco.
En cualquier caso, los paneles utilizados determinan las especificaciones necesarias de un regulador de carga. Los datos de potencia del regulador generalmente no se refieren a la red de a bordo. Por tanto, si un regulador está etiquetado con un máximo de 100 V/6 A, esto no indica la corriente máxima que puede emitir a la red de a bordo. La información debe entenderse de la siguiente manera: la corriente de carga en los paneles solares no debe exceder los 6 amperios y el voltaje de los paneles solares no debe exceder los 100 voltios. Estos valores deben tenerse en cuenta especialmente cuando se conectan varios paneles. Porque cuando se conectan en serie, su voltaje se suma, cuando se conectan en paralelo, los amperios aumentan en el controlador de carga.
Montaje de paneles solares
¿Dónde y cómo conectar una placa solar en un barco? ¿Cómo puedo pasar los cables por debajo de la cubierta?
Los accesorios para las placas solares para barco y, en particular, para el funcionamiento bajo cubierta, están disponibles en diferentes variantes. Lo mejor es combinar los cables de alimentación de las distintas placas en una caja de distribución, de modo que solo haya un cable común que llegue al regulador de carga bajo cubierta. Dependiendo del lugar de instalación, hay varios pasacables a prueba de salpicaduras y cajas impermeables para la instalación en la cubierta.
Los cables de conexión individuales también deben tenderse en cubierta a través de conductos o canalizaciones para cables instalados permanentemente. Por ejemplo, otro tripulante no debe quedarse atrapado accidentalmente con el bichero en los cables en un momento de descuido y dañar así la costosa instalación.
A veces se requiere un poco de creatividad para realizar las conexiones bajo cubierta: por ejemplo, si se montan dos paneles en la popa y dos paneles en el techo de la cabina: los paneles solares de popa se conectan mejor por arriba y se conducen como un cable común a través del cofre hasta el regulador de carga, cerca de la batería. Desde el techo de la cabina, vale la pena elegir una ruta a lo largo de los pasamanos bajo la capota o hacia el mástil. Es posible que ya haya pasacables bajo cubierta que puedan utilizarse.
Más información sobre los paneles solares
Accesorios de montaje
Preguntas frecuentes
¿Qué son los diodos de derivación y por qué es necesaria la protección contra puntos calientes?
Si los paneles solares están parcialmente sombreados, sucios o incluso defectuosos, el panel solar no podrá funcionar correctamente. Los fabricantes de paneles reaccionan a esto con los llamados diodos de derivación. Puentean partes del panel cuando una celda solar en su interior suministra menos energía que las otras. Sin este puente, el voltaje en todo el panel disminuiría. De esta manera, sin embargo, el resto del panel puede seguir produciendo electricidad (reducida). Dependiendo del fabricante y del tamaño, generalmente hay 2-4 áreas separadas en un panel solar.
Sin embargo, como componentes eléctricos, estos diodos son bastante sensibles a los sobrevoltajes fuertes. Estos son causados, por ejemplo, por tormentas eléctricas con rayos cerca, pero también son posibles debido a un suministro desde tierra defectuoso o a un aerogenerador conectado incorrectamente. Por ejemplo, si el suministro desde tierra está conectado incorrectamente y el conductor de protección (tierra) del suministro desde tierra está conectado al polo negativo de la batería a través del casco (yate de acero) o los pernos de quilla (barcos de fibra de vidrio), la corriente de falla no solo fluye al agua a través del perno/casco de quilla, sino también a través de la batería hasta el borne negativo de la batería. Entonces 220 voltios llegan de repente al lado equivocado del diodo y en el mejor de los casos "solo" hay un cortocircuito.
Si se destruye el diodo, la corriente de las celdas en funcionamiento del panel fluye parcialmente a la celda fallida y la calienta. Así, en el verdadero sentido de la palabra, se crean puntos calientes en el panel solar. No solo se convierte la electricidad en calor y se pierde energía, sino que la generación de calor puede incluso destruir esta celda o provocar un incendio del material de soporte. Por lo tanto, además del diodo de derivación, a menudo se construye otro diodo en el cable, que determina la dirección de la corriente y evita el reflujo a la celda. Esta combinación se denomina protección de puntos calientes.
Si se conectan varios paneles en serie, los diodos correspondientes también deben conectarse entre las conexiones individuales del panel. Esto evita que todo un panel se convierta en un punto caliente cuando está sombreado, mientras que los demás están completamente irradiados.
El voltaje de ruptura de los diodos (voltaje máximo) debe ser ligeramente superior al voltaje de circuito abierto del panel solar asegurado. Los diodos simplemente dejan de funcionar a un voltaje determinado. Contrariamente a lo que cabría esperar, esto tiene el efecto de que después dejan pasar cualquier corriente en cualquier dirección. Por lo tanto, los paneles de 100 V con 4 A deben estar mejor asegurados con un diodo que pueda soportar más de 100 V y 4 A.
Sin embargo, también se pueden conectar en paralelo 2 diodos de 100 V y 2 A y tener así «un» diodo de 100 V y 4 A.
Desafortunadamente, los diodos con un voltaje de ruptura más alto y los amperios necesarios son relativamente caros y grandes. Por lo tanto, no es raro instalar varios diodos de derivación más pequeños en paralelo en la caja de conexiones si se desea montar el circuito usted mismo.
¿Puedo instalar placas solares en cualquier embarcación?
Sí, siempre que haya espacio suficiente o se pueda instalar un portaequipos, se pueden instalar placas solares en cualquier embarcación.
¿Cuáles son las mejores marcas de paneles solares para barcos?
Si bien solo hay un puñado de fabricantes especializados de celdas solares, hay muchas empresas en el mercado que construyen paneles solares e instalaciones de placas solares a partir de ellos. Las grandes marcas con una larga experiencia en la construcción de paneles solares son, por ejemplo, Sunware o Solara. Otros fabricantes, como Sunbeam o Phaesun, son un poco más jóvenes, pero a menudo atraen con precios ligeramente más bajos.
En el campo de los reguladores de carga, los fabricantes de componentes electrónicos para barcos tienen más probabilidades de estar a la vanguardia. Especialmente si también se especializan en baterías y tecnología de carga. Victron es probablemente el mejor en este campo. Como característica especial, algunos reguladores solares Victron incluso pueden registrar el rendimiento de la corriente a través de Bluetooth en el smartphone. Sin embargo, la mayoría de las marcas de paneles solares también ofrecen sus propios reguladores en su gama.
Autor Hinnerk Weiler
Hinnerk Weiler, periodista náutico, navegante de largas distancias y lobo de mar explica el tema de la energía solar a bordo. Como marinero experimentado y experto en tecnología náutica, sabe de lo que habla.