¿Qué dispositivos puedo alimentar con un pequeño panel solar?

Un panel solar incluye células fotovoltaicas hechas de silicio u otros materiales semiconductores. Un panel solar normal que se ve en los tejados suele tener un tamaño de 165 x 100 cm y se utiliza para aplicaciones residenciales. Asimismo, un panel solar que se ve en parques solares o plantas solares comerciales tiene generalmente un tamaño de 195 x 100 cm. A diferencia de estos paneles solares convencionales, existen tipos más pequeños de paneles solares que califican como mini paneles solares. Estos paneles pueden tener unas dimensiones que van desde 1,5 x 6 cm hasta 22 x 13 cm.

Cuando se exponen a la luz solar, las células fotovoltaicas de un panel solar normal o minipanel reciben la energía que absorben. Transfieren la energía absorbida al semiconductor, lo que ayuda a crear un campo eléctrico que a su vez proporciona voltaje y corriente. El voltaje y la corriente se combinan para proporcionar energía según la ecuación P (potencia) = V (voltaje) x I (corriente).

Estas son algunas de las características de los mini paneles fotovoltaicos:

• El campo eléctrico producido incluye un voltaje casi constante pero una corriente que varía con la cantidad de luz solar que incide sobre las células.
• Un mini panel solar típico puede generar entre 0,06 y 4 vatios de electricidad.
• Los mini paneles solares son paneles muy pequeños en comparación con sus homólogos más grandes y, por lo tanto, pueden usarse para aplicaciones pequeñas donde la limitación de espacio es un problema.

Posibles aplicaciones de los mini paneles solares

Los mini paneles solares se pueden utilizar para alimentar una variedad de aplicaciones que requieren poca energía. En general, estas son sus posibles aplicaciones:

• Son buenos para dispositivos que no consumen demasiada energía.
• Se pueden utilizar para alimentar calculadoras de bolsillo, relojes, linternas, cámaras, dispositivos portátiles y radios.
• También pueden alimentar portátiles y teléfonos móviles en combinación con baterías. Estos paneles solares pueden recargar baterías y proporcionar energía continua.

¿Qué se puede alimentar con un pequeño panel fotovoltaico de 120W?

Para este ejemplo, seleccioné el panel solar de 120 vatios y 12 voltios. Las clasificaciones de los paneles solares se proporcionan en función de condiciones de prueba estándar. La fuente de luz está calibrada para entregar 1000 vatios por metro cuadrado sobre la superficie del panel y la temperatura ambiente circundante se mantiene a 25 grados C. Estas son las condiciones estándar para las que están clasificados todos los paneles solares.

Sabemos que multiplicar voltios por amperios es lo mismo que proporcionar vatios de potencia. Entonces, si usamos el voltaje operativo máximo de 18,4 voltios y lo multiplicamos por la corriente operativa máxima de 6,52 amperios, obtenemos 120 vatios. La clasificación del panel solar se basa en una hora en condiciones de prueba estándar. Evidentemente tendremos una cantidad de sol variable durante el día.

Por lo general, en las primeras horas de la mañana, entre las 8:00 y las 9:00, la irradiancia del sol es aproximadamente la mitad de lo que sería al mediodía. Por lo tanto, debemos revisar algunos datos históricos de las áreas en las que vivimos para descubrir cuántas horas diarias promedio de sol (horas pico de sol) podemos esperar. En Italia, normalmente podemos esperar tener alrededor de 5 horas pico de sol.

Simplemente cogemos el panel solar de 120 vatios y lo multiplicamos por 5 y obtenemos una cifra de estos 600 vatios hora. Esta es la cantidad total de energía que podemos esperar generar durante un día. Sin embargo, no podremos utilizar toda esa potencia porque hay algunas pérdidas a tener en cuenta.

Puede que tengamos algo de suciedad en la superficie de este pequeño panel solar de 12 voltios. Habrá caídas de voltaje en los cables entre el panel solar y el controlador de carga. Y también hay algunas ineficiencias en el funcionamiento del controlador al regular la energía del panel solar para cargar las baterías.

Entonces, si tomamos todas estas cosas en cuenta, podemos esperar pérdidas del sistema de alrededor del 30%. En este ejemplo, si tomamos nuestra potencia total de 600 vatios-hora menos el 30% de las pérdidas del sistema, obtenemos un valor neto de 400 vatios-hora. Y este es el valor que realmente podemos usar para decidir qué podemos alimentar este panel.

Ahora sabemos cuánto podemos generar en un día y, de manera realista, qué podemos utilizar. Tomé algunos de mis dispositivos, los conecté al vatímetro y registré las lecturas. Entonces podemos ver que podría usar mi computadora portátil que usa 40 vatios durante varias horas. Puedo encender algunas luces LED durante casi todas las horas de sol, puedo cargar mi iPhone, cargar mi Kindle, Ipad y algunos otros dispositivos.

Entonces, si sumamos todos estos valores, llegamos a una cifra de aproximadamente 300 vatios hora. Por tanto podemos utilizar muchos dispositivos durante varias horas durante el día con un panel solar de 120 vatios y 12 voltios. Por supuesto, no necesariamente usarías todos estos dispositivos el mismo día.

Y creo que pueden ver que esto demuestra que en realidad no es necesario poner mucha energía solar, por ejemplo, en su camioneta para que sea utilizable para muchos usos prácticos. Pero un panel de este tipo, que tiene aproximadamente un tercio del tamaño de un panel fotovoltaico normal, también puede resultar práctico para acampar u otras situaciones al aire libre.

Por qué es importante tener almacenamiento en batería

Pero por lo general no es posible aprovechar directamente la energía generada por el panel solar, ya que las horas con mucho sol son pocas. Necesita pasar por algunas baterías fotovoltaicas con un controlador de carga. Entonces, veamos el cálculo para dimensionar una batería que se ajuste a este pequeño panel solar de 120 vatios. La batería funciona con un sistema de 12 voltios.

Entonces, tomemos nuestra potencia total generada de 600 vatios hora dividida por 12 voltios. Y eso nos da 50 amperios-hora, y eso es lo que usaremos para dimensionar nuestras baterías. A las baterías de plomo-ácido no les gusta estar completamente descargadas. En el mejor de los casos, no querrás superar el 50% de descarga. Dicen que la batería AGM se puede descargar hasta un 80%. Pero cuanto más descargue la batería, menos ciclos promedio tendrá.

Es mucho mejor mantener la profundidad de descarga al mínimo y, por lo tanto, obtendrás una duración de batería mucho mayor. En este ejemplo, usaremos una profundidad de descarga del 50%. Tomamos 50 amperios hora divididos por 50%, efectivamente duplicamos los amperios hora de nuestra batería y obtenemos 100 amperios hora. Entonces, dado que solo podemos usar la mitad de la carga de la batería, la batería en realidad necesita tener el doble de tamaño.

Otra cosa a tener en cuenta es la temperatura ambiente donde se almacenará la batería. La temperatura ambiente afecta la salida de la batería. De las tablas correspondientes descubrimos que a 10 °C hay un factor de multiplicación de 1,11. Entonces multiplicamos nuestros 100 amperios por 1,11 y obtenemos 110 amperios, que sería la energía de la batería necesaria para un día.