El Panel Solar y la batería: la Guía Completa
La energía solar está en auge. Ya sea en tu techo o en tu bolsillo con Sunslice, es útil poder calcular cuánto tiempo tardará una batería en cargarse con un panel solar, según su capacidad y la potencia del panel solar.
Esta guía explicará en detalle los cálculos que se aplican tanto a un cargador solar portátil como a una instalación más grande.
Watt pico, watt hora, mAh...: orientarse en las unidades
Entender las unidades es el primer paso. Una vez comprendido, ya estás a mitad de camino.
Toda la explicación que sigue se basará en el concepto de potencia eléctrica. La potencia eléctrica mide un flujo de energía eléctrica y se mide en Watts [W].
Las unidades relacionadas con el panel solar:
Así como compramos alimentos en euros por kilogramo [€/kg], los paneles solares se compran en euros por Watt pico [€/Wp]. Por lo tanto, los fabricantes deben medir la potencia pico de sus paneles solares según un estándar internacional de medición: el STC (condiciones estándar de prueba). Estas condiciones se establecen en 1000W/m², a una temperatura de 25°C, lo que corresponde a condiciones óptimas.
Watt pico [Wp]: La potencia eléctrica máxima que un panel solar puede alcanzar, bajo condiciones de laboratorio. Este es el valor que se presenta al vender un sistema o producto solar.
Watt [W]: La potencia eléctrica real que entrega tu panel solar. De hecho, entre las mediciones de laboratorio y lo que obtendrás en la vida real, la diferencia puede ser significativa.
De hecho, un panel solar es sensible al calor y a la intensidad de la luz a la que está expuesto. Un panel solar con una potencia pico declarada de 100Wp podría muy bien proporcionar una potencia de 30W o menos, si una pequeña nube pasa por encima, si el panel solar no está correctamente inclinado, si hace mucho calor, etc.
La potencia de un panel solar no es la misma que la potencia del sol. La potencia real de tu panel solar es entonces bastante diferente a la potencia nominal por la que pagaste.
Unidades relacionadas con la batería
Una batería almacena una carga eléctrica mediante un proceso químico reversible. Al inyectar energía en la batería, esta se recarga, más o menos rápido dependiendo de la potencia (flujo de energía) inyectada.
Watt [W]: Mide la potencia eléctrica que fluye hacia o desde la batería, directamente relacionada con su tasa de carga y descarga. Una batería externa Sunslice Gravity 20, por ejemplo, entregará hasta 18W al cargar un smartphone.
Vatios hora [Wh]:Una medida de la capacidad total de la batería. Al multiplicar una tasa de flujo por una duración, obtienes una capacidad. Por lo tanto, esta medida indica cuántas horas la batería podrá proporcionar una cierta potencia. Por ejemplo, una batería externa Sunslice Gravity 20 tiene una capacidad de 74Wh, por lo que podrá cargar un dispositivo durante 4.11 horas con 18W de potencia, o durante 7.4 horas con 10W de potencia de salida.
Miliamperio hora [mAh]: Otra medida de capacidad de batería, usada a menudo para capacidades más pequeñas como una batería externa - powerbank. También puede convertirse a Wh.
Cómo convertir Ah a mAh y a Wh.
Como su nombre indica, los amperios hora son la multiplicación de una corriente (amperio) y una medida de tiempo (hora). Es entonces la cantidad total de carga acumulada cuando se recoge una cierta corriente (flujo de electrones) durante un cierto tiempo.
El concepto de amperio hora es un poco engañoso, sin embargo, porque omite un detalle fundamental: ¿a qué voltaje? De hecho, esta información suele indicarse en otro lugar (por ejemplo, batería de 12V - 100Ah) o incluso estar implícita (para baterías de ion de litio, el voltaje operativo promedio es 3.7V). Sin esta información, es imposible determinar la capacidad de la batería y compararla con otros modelos.
Para calcular la capacidad en Wh, multiplica el valor en amperios hora por el voltaje para obtener la capacidad de la batería:
P = V∙I
P∙t = (V∙I)∙t
Vatio∙hora = Voltio∙Amperio∙hora
¿Qué pasa con los mAh?
Un miliamperio es simplemente una milésima parte de un amperio. Por lo tanto, puedes convertir una capacidad dada en mAh a Wh haciendo:
Vatio∙hora = Voltio∙(miliamperio∙hora)/1000
Así que necesitarás encontrar el voltaje de la batería para que el cálculo sea correcto. Para la mayoría de los dispositivos electrónicos que funcionan con baterías de litio, este valor de referencia será 3.7V.
Ejemplo: La batería solar portátil Sunslice Photon tiene una capacidad de 4,000 mAh y funciona con una batería de litio de 3.7V. Por lo tanto, la capacidad en Wh es
3.7 V × (4000 mAh)/1000 = 14.8 Wh
Dado que la mayoría de los dispositivos funcionan con una sola celda de litio de 3.7V, puedes comparar las medidas en mAh entre sí sin problema. Tan pronto como compares dispositivos que funcionan con diferentes fuentes de energía, necesitarás convertir a Wh.
Ejemplo: La Gravity 500 Estación de carga para furgoneta/Batería solar externa tiene una batería de 135,000 mAh, lo que equivale a 500Wh. Para comparar con una batería de coche de 12V-74Ah, puedes calcular la capacidad: 12V x 74Ah = 888Wh.
¿Cuánto tiempo tarda en cargarse mi batería solar portátil?
Ahora que has dominado los conceptos y unidades, puedes calcular cuánto tiempo tarda en cargarse tu batería solar portátil:
tiempo necesario para cargar [h] = capacidad de la batería [Wh]
potencia del panel solar [W]
Sin embargo, lo más probable es que tengas disponible la medición de la potencia pico del panel solar, no la medición de la potencia real que produce bajo las condiciones a las que está expuesto. Por lo tanto, este cálculo te dará el tiempo mínimo de carga, posible solo si está expuesto bajo condiciones óptimas.
Entre la teoría y la realidad: lo que necesitas saber
Los cálculos presentados arriba permiten hacer estimaciones en un mundo perfecto. Desafortunadamente, todos sabemos que la realidad es mucho más compleja y que las sutilezas del mundo real tienden a hacer que la teoría y la práctica diverjan.
Paneles solares:
Un panel solar es sensible a varios factores.
El factor principal es la intensidad de la luz que recibe. Afortunadamente, el sol brilla (más o menos) constantemente, y la tierra recibe 1360 W/m² fuera de su atmósfera. Pero la intensidad de luz que llegará a la superficie terrestre puede reducirse considerablemente, y varía según
- La ubicación geográfica
- La estación del año
- La hora del día
- La orientación del panel solar respecto al sol
- El clima (nubes, humedad)
El segundo factor secundario, pero importante, es la temperatura. De hecho, los paneles solares ven disminuir su rendimiento cuando la temperatura aumenta. La temperatura del panel solar dependerá de:
- Por la intensidad de la luz que recibe
- Por la temperatura del aire circundante
- Por el viento
- Si el panel solar está bien ventilado en la parte trasera
Finalmente, ciertas características del panel solar afectarán su potencia de salida:
- La limpieza del panel solar
- La elección del material que cubre la celda solar
- La antigüedad del panel solar
- La calidad de las celdas y la resistencia a microgrietas
- Las pérdidas óhmicas internas durante la recolección y transmisión de energía.
Baterías
Las baterías son menos sensibles a su entorno que los paneles solares. Sin embargo, aquí hay algunas cosas importantes que saber sobre las baterías:
Pérdidas por conversión
Una batería externa portátil (powerbank) históricamente se carga con un voltaje de 5V para funcionar con protocolos USB (recientemente también con voltajes más altos como 9V y 12V). Sin embargo, la celda de litio requiere un voltaje alrededor de 3.7V. Para no dañar la celda de litio, es necesario convertir el voltaje de 5V a 3.7V mediante un circuito de conversión. Cuando la batería se descarga, este proceso se invierte, y el voltaje debe aumentarse de 3.7V a 5V para cargar un dispositivo portátil.
Desafortunadamente, esta conversión va acompañada de pérdidas, y parte de la energía almacenada en la batería se perderá.
Además, cuando el dispositivo se carga desde tu batería externa portátil, él mismo tendrá que reducir el voltaje para recargar su propia batería, lo que generará pérdidas adicionales.
Estas pérdidas dependen de la calidad del circuito de control incorporado en el producto. Un producto económico a menudo será susceptible a un circuito menos optimizado.
Velocidad de carga
Cuanto más rápido se descargue la batería, mayor será su corriente de salida. Un aumento en la corriente de salida también generará mayores pérdidas internas, lo que significa que quedará menos energía para transmitir a tu smartphone u otro dispositivo portátil. Por lo tanto, tener una batería que cargue tus dispositivos más lentamente tiene una ventaja en este sentido.
¿Cuánta capacidad debería tener mi batería externa? ¿tengo que cargar mi smartphone?
Puedes estimar la capacidad que mejor te conviene buscando la capacidad de la batería que viene con tu smartphone. Una búsqueda rápida en Google te ayudará a encontrar esta información.
Una vez que tengas esta información, determina cuántas veces quieres que la batería pueda cargar tu teléfono. Luego puedes aplicar la siguiente fórmula:
Capacidad deseada = capacidad de tu smartphone × número de recargas × 1.25
Ejemplo: Un iPhoneX tiene una batería de 2716mAh, y quieres una batería externa que pueda cargarlo al menos 2 veces. Entonces la capacidad que necesitas es 2716 × 2 × 1.25 = 6790 mAh.
¿Cuántas veces podrá mi batería externa cargar mi teléfono?
De forma inversa, también puedes calcular cuántas veces puedes esperar que la batería cargue tu dispositivo, haciendo el razonamiento inverso.
número de recargas = Capacidad de mi batería externa
capacidad de tu smartphone × 1.25
Ejemplo: Quieres comprar una batería externa portátil Sunslice Gravity 20 con una capacidad de 20000 mAh. Podrá cargar un iPhoneX 20'000 / 2'716 / 1.25 = 5.89 veces.
La importancia de la eficiencia del panel solar
Una de las características más comentadas en el mundo de los paneles solares es la eficiencia energética. Pero, ¿qué es exactamente?
La eficiencia de un panel solar se define como la potencia que un panel solar podrá generar a partir de la potencia luminosa que recibe:
Eficiencia = potencia eléctrica generada por el panel solar [W/m²]
potencia de la luz incidente [W/m²]
Dado que es una proporción de flujos de potencia y estamos dividiendo Watts/m² por Watts/m², la eficiencia no tiene unidad. Se dice que es adimensional.
Sabemos que la potencia de la luz incidente está determinada por el entorno, y por lo tanto varía entre 1360W/m² (en gran altitud, sin nubes) y 0W/m² (de noche). Esta variable está fuera de nuestro control.
La eficiencia del panel solar determinará la cantidad de energía eléctrica producida por metro cuadrado. Un panel con una eficiencia del 20% requerirá por lo tanto la mitad del área para producir la misma cantidad que un panel con una eficiencia del 10%.
¿Por qué no elegir la mayor eficiencia en cualquier caso?
Un panel solar con buena eficiencia generalmente costará más que un panel con menor eficiencia, debido a los procesos de fabricación más nuevos y complejos.
Existen células solares con eficiencias de hasta el 40%. No se usan a gran escala porque su precio por vatio puede ser hasta 100 veces mayor que el de los paneles residenciales. Por lo tanto, no tendría sentido porque nunca serían rentables. Este tipo de células solo se usa en aplicaciones donde el tamaño y el peso son los factores más importantes, y el costo es secundario (como en satélites, por ejemplo).
Así que elige sabiamente según tus necesidades. Tener paneles solares con menor potencia no es necesariamente algo malo si tienes suficiente espacio en tu techo o terreno, ya que te permitirán reducir el precio total de tu instalación y por lo tanto hacerla rentable más rápido. Por supuesto, debes considerar otros factores como la calidad del panel solar, su resistencia al calor, resistencia a impactos y vida útil para tomar la mejor decisión para tu situación.
En Sunslice, nuestro objetivo es fabricar cargadores solares portátiles que sean de alto rendimiento, ultra compactos, ligeros, de buena calidad y a la vez asequibles.
Para nuestra batería solar portátil Sunslice Photon y Sunslice Electron, optamos por células monocristalinas de alta eficiencia, que son más caras, pero con mayor eficiencia y por lo tanto producen más energía por unidad de área. Esto permite que estas baterías solares portátiles sean más compactas, ligeras y eficientes que las de nuestros competidores.
.Para nuestro panel solar flexible portátil Fusion Flex, optamos por células de tecnología CIGS, que tienen una eficiencia ligeramente menor que las monocristalinas, pero tienen la ventaja de ser flexibles y mucho más ligeras. Esto nos permite obtener un producto que, a igual potencia, será un poco más grande pero hasta un 40% más ligero que la competencia.
¿Cómo calculo la producción de mi sistema solar?
¿Estás pensando en instalar paneles solares en tu techo y quieres estimar cuánta energía producirán, para saber qué tan rápido se amortizarán? Aquí te explicamos cómo hacerlo:
Comienza localizando el potencial solar del área en la que te encuentras en el mapa a continuación:
Esta fórmula te permitirá estimar rápidamente la producción anual de electricidad que puedes esperar, para un panel solar correctamente orientado.
Esto es obviamente una simplificación, ya que se necesitarían más parámetros para obtener un resultado preciso, pero proporciona una solución con un margen de error de +-10%.
Ejemplo: en Bélgica, donde el potencial solar anual es de 950 kWh/kWp, una instalación de 8 kWp dará una producción anual de 950 x 8 = 7600 kWh o 7,6 MWh.
Una vez que haya calculado la potencia de su instalación, podrá determinar el retorno financiero anual de su instalación solar encontrando el precio/MWh aplicable en su país.
Ejemplo: En Bélgica, el precio por MWh es actualmente de 217 € con IVA incluido. Nuestra instalación belga que produce 7,6 MWh al año nos ahorra por lo tanto 217 x 7,6 = 1650 € al año. Si la instalación costó 15.000 €, se amortizará en 9 años y seguirá ahorrándole 1650 € al año durante el resto de su vida útil.
Entonces, ¿es beneficioso tener paneles solares?
Tomando el ejemplo del párrafo anterior, podemos ver de inmediato que una instalación solar, una vez rentable, será financieramente ventajosa durante toda su vida útil. Las instalaciones solares suelen estar garantizadas para operar al 80% de su valor inicial después de 20 años, e incluso pueden superar estos tiempos de vida.
El precio de la electricidad de su proveedor en la red eléctrica está compuesto por 3 "costos" separados:
- El costo de la electricidad en sí - alrededor del 40%
- Las tarifas de red (costos de distribución) - alrededor del 40%
- El IVA (para particulares) - 20% (en Francia).
Generar su propia electricidad en el sitio evita pagar los costos de la red y el IVA sobre la electricidad que se autoconsumió. Además, tener su propia fuente de energía le permite ser parcialmente independiente de la red y, por lo tanto, autosuficiente en caso de un corte de energía o desastre natural.
No todo son beneficios: lo que necesita saber
Dependiendo de las elecciones de su instalación, puede complicarse un poco. De hecho, si conecta su instalación solar a la red, es probable que inyecte parte de su electricidad en la red cuando no la necesite en el momento en que se produce.
Anteriormente, en Bélgica, esta electricidad era comprada por la red (de ahí el famoso "contador que va hacia atrás"), haciendo que la instalación solar fuera rentable tan pronto como producía electricidad. Sin embargo, en los últimos años, la regla ha cambiado, y la electricidad reinyectada en la red ya no se compra, y además está sujeta a un impuesto de inyección, lo que reduce el retorno financiero del panel solar. Por lo tanto, es importante estar bien informado sobre la regulación vigente en su región o país.
Para evitar esto, hay dos soluciones posibles:
- Autoconsuma tanta electricidad producida como sea posible, es decir, usa la electricidad en el momento en que se produce (por ejemplo: pon la lavadora al mediodía cuando hace buen tiempo).
- Almacene el exceso de electricidad para que nada se reinyecte en la red. Para lograr esto, necesitará equiparse con un sistema especializado de almacenamiento en baterías.
Instalación de paneles solares: ¿puedes hacerlo tú mismo?
Dado el alto precio de una instalación solar, es pertinente preguntarse si instalarla tú mismo será más ventajoso. De hecho, en algunos casos, sí lo es.
Instalación en el techo
Si quieres instalar paneles solares en el techo de tu casa, es mejor acudir a profesionales. Trabajar en un techo requiere experiencia y equipo especializado. Un error al montar los paneles solares podría dañar tu techo y tu sistema solar, sin mencionar los peligros de caídas que pueden ser mortales.
Además, la conexión a la red debe cumplir con las normas eléctricas, por lo que es mejor que sea realizada por un electricista.
Para una instalación de este tipo, desaconsejamos firmemente hacerlo tú mismo.
Instalación en el suelo
Una buena alternativa a la instalación en el techo es construir una instalación solar montada en el suelo. Los riesgos de caída se eliminan casi por completo, y la resistencia al viento de los paneles solares también se reduce, permitiendo que alguien con actitud de bricolaje construya una instalación solar a un costo reducido. Hay kits solares disponibles en internet que te proporcionan los paneles, controladores y posiblemente baterías.
Por supuesto, necesitas acceso a suficiente espacio. Algunas regiones también pueden requerir un permiso de construcción para este tipo de instalación, así que recuerda informarte antes de emprender un proyecto así.
De nuevo, si decides conectarte a la red eléctrica, recomendamos contratar a un electricista.
Paneles solares para un cobertizo independiente, garaje, caravana o casa pequeña
Tener acceso a electricidad en tu cobertizo de jardín o casa pequeña suele ser esencial. Sin embargo, a menudo es restrictivo o incluso imposible tirar un cable para acceder a la red eléctrica. ¡Una pequeña instalación solar puede ser una excelente alternativa!
Este tipo de instalación puede hacerse muy fácil y rápidamente por ti mismo, sin necesidad de conocimientos eléctricos, gracias a los generadores solares de Sunslice. Nuestros generadores solares todo en uno ofrecen:
- Salidas de 220V - idénticas a la red eléctrica
- Una batería integrada de alta capacidad
- Salidas USB y DC para alimentar tus dispositivos, luces, etc.
- Una fuente de luz potente
- Regulador solar MPPT integrado
Con solo una conexión, los paneles solares se conectan a la batería y permiten una instalación completa a bajo costo sin gastos ni esfuerzos de instalación.
Espero que este artículo te haya sido útil y que cargar una batería con un panel solar ya no tenga secretos para ti. No dudes en compartir tus impresiones en los comentarios abajo, o enviarnos tus sugerencias por correo electrónico a través del formulario de contacto de nuestro sitio web.
