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PANELES SOLARES. ENERGÍA SOLAR EN VELEROS.
PLACAS SOLARES EN BARCOS |
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INTRODUCCIÓN
La problemática del
almacenamiento de energía eléctrica en embarcaciones
está resuelta eficazmente con la instalación de las
baterías, que a su vez necesitan de un sistema que
recargue la energía consumida periódicamente. El
medio de generación de energía eléctrica que
prevalece en barcos de recreo es el alternador que
incorporan todos los motores; pero en navegaciones
de altura a vela o en embarcaciones que no arrancan
el motor con frecuencia, la ausencia de suministro
de energía para carga de las baterías puede
convertirse en un problema operativo de los sistemas
eléctricos, y por lo tanto de seguridad y confort.
Otra faceta especialmente
importante en la conservación de las baterías reside
en el hecho que para conseguir un óptimo rendimiento
y vida útil, estas deberían estar completamente
cargadas la mayor parte del tiempo
La energía solar es limpia,
silenciosa e infinitamente renovable. Podríamos
decir que es prácticamente gratuita si mantenemos al
margen el coste de un panel solar. En sólo 15
minutos el sol bombardea la tierra con más energía
de la que necesitaría toda la humanidad durante un
año, y la porción que incide sobre un velero de 11
metros equivale aproximadamente a la cantidad de 600
amperios / hora de una batería de 12 voltios. Todo
lo que tenemos que hacer es convertir esa energía
luminosa en electricidad.
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LA ELECCIÓN
DEL PANEL
El
elemento principal de un sistema para convertir la
energía solar en energía eléctrica es la célula
fotoeléctrica, también llamada célula solar o célula
fotovoltaica. Todas las células solares funcionan por
el mismo principio: la luz incide en la superficie
superior de la célula, y "empuja" los electrones del
material con el que se ha fabricado hacia una capa
inferior. Conectando las dos capas, conseguimos crear
un circuito de "regreso a casa" para dichos
electrones.
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TIPOS
CRISTALINOS
Las
células solares más eficientes, basadas en el silicio
que se encuentra en abundancia en la arena, son
las de tipo monocristalino, donde cada célula
se corta con un fino espesor a partir de una barra de
silicio que ha recibido un tratamiento específico.
Existen también las células de tipo policristalino,
que combinan diferentes cortes pequeños de silicio. El
tipo policristalino es algo menos eficiente que el
monocristalino en condiciones ideales de iluminación,
pero es algo mejor cuando el sol alcanza ángulos más
bajos de incidencia sobre el panel. Es en la práctica
el tipo más usado, aunque no tolera deportivamente la
inclusión de sombras, o los días nublados.
THIN
FILM
Se trata
de un tipo de silicio amorfo (no cristalino) que se
usa ampliamente en calculadoras y que tienen un
rendimiento inferior a la mitad del rendimiento de un
panel basado en células de tipo cristalino. Las únicas
ventajas de este tipo de células es que permiten su
aplicación en paneles flexibles y que son más
económicas de fabricar.
NÚMERO
DE CÉLULAS
Hay
disponibles paneles de 36, 33 ó 30 células. Los
paneles con una cantidad superior de células necesitan
sistemas de regulación porque alcanzan un voltaje
excesivo, pero como veremos más adelante en el
artículo, esa es su mayor ventaja. |
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POTENCIA Y VOLTAJE DE
SALIDA
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RENDIMIENTO y DIMENSIONES
Las
células fotovoltaicas cristalinas proporcionan un
voltaje en circuito abierto de 0,5 voltios
aproximadamente, independientemente del tamaño que
tengan.
La corriente eléctrica que producen es de
unos 0,25 amperios (250 miliamperios) por cada pulgada
cuadrada de célula. Las células de un panel se
conectan en serie hasta obtener el voltaje deseado,
pero al igual que las baterías conectadas en serie,
ese conexionado no aumenta su capacidad de generar
corriente. Por ejemplo, un panel con 36 células de
cinco pulgadas produciría unos 18 voltios capaces de
producir una intensidad de corriente de 5 amperios, lo
que significa una potencia de unos 90 watios (la
potencia es el resultado del voltaje por la intensidad
de la corriente).
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FASES DEL DIA
La potencia
específica del panel sólo está disponible cuando el sol
alcanza su máxima altura y la luz solar incide plenamente y
sin ángulo sobre el panel, el resto del día el panel genera
una cantidad inferior de corriente. Para aproximar el
rendimiento de un panel instalado horizontalmente en nuestro
barco, no podemos esperar más que lo que equivale al máximo
rendimiento durante cuatro horas; es decir, que un panel que
especifica una salida de 5 amperios aportará aproximadamente
20 amperios / hora en un día soleado. Cuando elija un panel
solar tenga en cuenta que necesitará al menos 14,4 voltios
en el momento de máxima insolación, que como verá a
continuación, es cuando alcanzará su máxima temperatura.
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TEMPERATURA
Las
células solares pierden eficacia de voltaje cuando su
temperatura aumenta. Por cada aumento de 6º C, el
rendimiento disminuye aproximadamente un 3%. No es
extraño que un panel solar alcance en verano
temperaturas superiores a los 50º C, provocando una
reducción del voltaje de un 15%
AUTO-REGULACIÓN
Los
paneles auto-regulados son los que tienen menos
células (30 ó 33) y por lo tanto producen un voltaje
que se puede aplicar directamente para cargar baterías
de 12 voltios. Por desgracia, la caída de tensión
producida por el aumento de temperatura los vuelve
ineficaces comparados con los paneles de 36 células.
Si tiene previsto navegar en latitudes tropicales o
templadas, elija paneles con 36 células.
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USOS REALISTAS DE LA
ENERGÍA SOLAR A BORDO
Esperanzas
irreales teniendo en cuenta el estado actual de la
tecnología solar, puede llevarnos a decepciones
considerablemente caras.
MANTENIMIENTO
DE LAS BATERÍAS
Si su barco
(como la mayoría) permanece amarrado por días, semanas, o
incluso meses, un pequeño panel solar puede mantener las
baterías plenamente cargadas durante su ausencia,
multiplicando por cuatro su vida útil. A diferencia de un
cargador de baterías conectado al tendido eléctrico
terrestre, un panel solar no introduce riesgo alguno de
fugas de corrientes que producen corrosiones en algunos
metales del barco (normalmente de suma importancia).
La
potencia de salida de un panel para mantenimiento de las
baterías puede ser aproximadamente de un 0,3% de la
capacidad nominal de la totalidad de baterías instaladas a
bordo. Por ejemplo, para un banco de baterías de 220
amperios/hora necesitaremos un panel que tenga una salida
aproximada de 0,66 amperios, lo que podemos esperar de un
panel de unos 10 watios (la intensidad de la corriente es el
resultado de dividir la potencia en watios por el voltaje de
salida del panel, 10 W / 16 V.= 0,625 amperios).
Recuerde
que para calcular el panel que necesitamos podemos aplicar
la fórmula: Capacidad de baterías expresada en amperios/hora
x 0,3% = Corriente de salida x voltaje del panel = Potencia
del panel.
GENERADOR
PRINCIPAL DE ENERGÍA
Con un
generador de energía solar suficientemente "amplio",
podríamos llegar a evitar tener que arrancar el motor para
cargar las baterías de nuestro barco. Por desgracia, dado el
rendimiento actual de los paneles, para suministrar una
recarga de un consumo de 80 amperios/hora de consumo diario
(al que hay que añadir un 20% de pérdidas por ineficacia de
las baterías y el conjunto del sistema eléctrico) ,
necesitaríamos media docena de paneles solares con un coste
importante. Por lo tanto, cualquier tentativa de utilizar
paneles solares como principal fuente de suministro de
energía eléctrica debe ir acompañado de una actitud y
filosofía muy estricta sobre el ahorro de consumo eléctrico.
INSTALACIÓN DE PANELES
SOLARES
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ORIENTACIÓN
En el
puerto, los paneles solares podrían orientarse
siguiendo la posición del sol para conseguir el máximo
rendimiento a todas horas del día. Navegando, debido
al movimiento aleatorio del barco y a su rumbo
variable, la mejor opción consiste en orientar
horizontalmente el panel. Como es extraño que en el
puerto instale un sistema de seguimiento del sol,
piense en la máxima altura de este según su latitud y
la estación del año en la que se encuentra. Si no
quiere complicarse la vida excesivamente, deje el
panel en posición horizontal.
UBICACIÓN
Algunos
paneles son demasiado sensibles a la presencia de
sombras, incluso una estrecha sombra de un stay o un
obenque puede repercutir en una disminución del
voltaje de salida. La solución siempre reside en
ubicar las placas solares en los lugares donde tenemos
garantizada una insolación sin sombras, especialmente
en las horas centrales del día.
VENTILACIÓN
Como
mencionábamos anteriormente, la temperatura de
funcionamiento del panel condiciona considerablemente
el voltaje de salida, por lo que un panel bien
ventilado o dos paneles con ventilación entre ellos es
una consideración acertada.
CALIBRE
DEL CABLEADO
En
relación a la corriente de pico (corriente máxima
instantánea) que puede proporcionar un panel solar, es
conveniente sobredimensionar el cableado utilizado;
puesto que con la dificultad de obtener una buena
insolación sumada al coste de un panel solar no
desearemos perder ni una milésima de corriente por
culpa de un cable subdimensionado.
COMBINAR
PANELES
Al igual
que las baterías, pueden combinarse múltiples paneles
para aumentar la corriente proporcionada.
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DIODOS
Un diodo
instalado en la salida + del panel permite la
circulación de corriente hacia las baterías, y
previene que durante la noche haya un flujo de
corriente en sentido inverso que podría dañar el
panel.
Un diodo a la salida de cada panel en
instalaciones combinadas proporciona un asilamiento
eléctrico entre ellos.
No obstante conviene saber
que los diodos causan una pequeña pérdida de voltaje,
lo cual es otra razón adicional para usar paneles de
36 células. Existen diodos del tipo Schottky que
minimizan la pérdida de voltaje. |
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FUSIBLE
Cualquier cable conectado directamente al positivo de
una batería debe incorporar un fusible lo más
cercano a esta que sea posible. En otro caso un
cortocircuito en el cable representa un peligro serio
de incendio.
REGULADOR
Si la
salida del panel solar sobrepasa en un 1% la capacidad
de la batería se necesita un regulador para prevenir
sobrecargas. En realidad, nadie con un cierto aprecio
a la instalación eléctrica de su barco debería
instalar paneles solares sin el correspondiente
regulador. Algunos reguladores tienen la función
de detectar corrientes inversas, lo que permitiría la
eliminación de los diodos de bloqueo.
INTERRUPTOR BYPASS
Debido a
la conveniencia de someter periódicamente a las
baterías de descarga profunda (las de servicios
deberían ser de este tipo) a un proceso de
ecualización (aplicación temporal de un voltaje de 16
V. con poca intensidad de corriente) , un interruptor
que anule la función del regulador temporalmente nos
permitirá realizarlo.
INTERACCIÓN ENTRE REGULADORES
Con las
baterías conectadas a los paneles solares se puede dar
la circunstancia que el regulador del alternador del
motor detecte un voltaje considerable en el circuito
de carga y bloquee el alternador considerando que las
baterías están plenamente cargadas. Este problema se
puede solventar intercalando un interruptor en la
salida + del panel (vea en la figura anterior junto al
diodo de bloqueo) , o bien, de forma más automática
utilizando un relé que cortará la corriente del panel
cuando la llave de contacto del motor se encuentra
conectada. |
COMPROBACIONES Y
PRECAUCIONES
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Un panel
solar empieza a generar corriente en el mismo instante
en que se expone a la luz solar. Para evitar el riesgo
de cortocircuito, cubra el panel durante su
manipulación con un material totalmente opaco.
Normalmente los paneles solares suelen carecer de
problemas si permanecen limpios y no reciben maltrato
mecánico. Para comprobar el funcionamiento de estos es
necesario realizar medidas de voltaje con el panel
desconectado y seguidamente con el panel conectado al
circuito de carga (vea la figura). La mayoría de los
problemas que pueden surgir tendrán relación con la
corrosión en las cajas de conexiones. Si dispone de
una caja es recomendable que la rellene con silicona
una vez terminado el conexionado.
La
mayoría de fabricantes garantizan el rendimiento de
los paneles por un periodo determinado de tiempo,
evalúe este dato antes de decidirse por uno u otro. Si
el rendimiento del panel disminuye más de un 10% antes
del periodo garantizado piense en reclamar al
fabricante.
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