Los paneles solares se han vuelto cada vez más comunes a medida que las personas en todo el entorno comienzan a cambiar hacia un estilo de vida más ecológico y sostenible. Al irse de la red, algunas personas necesitan poder hacer sus propias instalaciones eléctricas y, en circunstancias como estas, es esencial saber cómo cablear correctamente los paneles solares.
¿Qué es un fusible solar?
Un fusible solar es un tipo de fusible especialmente diseñado para sistemas de energía solar. Este fusible protege el equipo solar contra sobrecalentamientos, sobrecargas o cortocircuitos que puedan ocurrir. El fusible solar se puede elegir en función de varios factores, como el tamaño y la forma física, la capacidad de amperaje, la capacidad de ruptura y muchos más.
¿Qué tipo / tamaño de fusible necesitamos?
Para que los sistemas fotovoltaicos (PV) funcionen de manera segura, confiable y a largo plazo, los fusibles deben tener el tamaño adecuado. A diferencia de las aplicaciones convencionales de distribución y control de energía eléctrica, los fusibles del sistema solar son susceptibles a circunstancias especiales. La exposición a largo plazo a factores ambientales puede provocar temperaturas ambientales anormales, lo que a su vez afecta las elecciones de los conductores, el dimensionamiento y el rendimiento del fusible.
Además, los módulos fotovoltaicos producen corrientes continuas, a diferencia de los circuitos tradicionales que generalmente se dimensionan en función de cargas continuas, lo que requiere consideraciones adicionales para el dimensionamiento de los fusibles. Dadas estas circunstancias, se requiere una técnica especial para dimensionar los fusibles solares en sistemas PV.
¿Dónde colocar los fusibles?
Existen tres lugares más comunes donde se pueden instalar los fusibles en los paneles solares. El primero es entre la batería y el controlador de carga. En segundo lugar, se puede colocar entre el controlador de carga y los paneles solares. Por último, el fusible también puede estar presente entre el inversor y la batería.
El fusible entre el controlador de carga y el panel solar funciona eficientemente para proteger contra el sobrecalentamiento de los cables y, al mismo tiempo, proteger el dispositivo contra cualquier daño.
Herramientas requeridas
- Buscador de ángulos
- Nivel de torpedo
- Cinta de pescar
- Línea de tiza
- Taladro inalámbrico (14V o superior), múltiples baterías
- Unibit y múltiples brocas (madera, metal, mampostería)
- Sierra de agujero
- Perforadora de agujeros
- Llave de torsión con sockets profundos
- Llaves de tuercas
- Pelacables
- Alicates de engarzado
- Alicates de punta fina
- Alicates de electricista
- Alicates de corte de cables pequeños
- Alicates de corte de cables grandes
- Multímetro AC / DC
- Sierra para metales
- Cinta métrica
- Manta, cartón o plástico negro
- Cables de extensión de servicio pesado
- Pistola de calafateo
- Extractores de fusibles
¿Cómo fusionar un sistema solar?
Fusión de paneles solares
Los paneles solares comerciales con más de 50 vatios utilizan cables de calibre 10 que pueden soportar flujos de corriente de hasta 30 amperios. En estos casos, la fusión no es necesaria si los paneles están interconectados en serie. Por ejemplo, si hay cuatro paneles, cada uno con una capacidad de 15 amperios, un cortocircuito en uno de ellos podría hacer que los 60 amperios se dirijan al panel en cortocircuito. Esto hará que los cables que conducen a ese panel reciban significativamente más corriente de 30 amperios, lo que podría causar que ese par de cables se incendie.
Fusión para un cuadro paralelo/combinador
Un cuadro combinador se utiliza en un sistema en paralelo para contener los fusibles y disyuntores de cada panel, así como uno o más fusibles combinados que se conectan al controlador de carga o al inversor de conexión a la red. Primero debemos calcular la corriente máxima que fluirá en función de nuestros paneles específicos antes de dimensionar este fusible/disyuntor combinado.
Fusible o disyuntor del cargador a la batería
En el caso de un controlador de carga de modulación por ancho de pulso (PWN), los amperios máximos que fluyen hacia y desde el controlador son los mismos, por lo que el tamaño del cable y del fusible pueden coincidir. Por otro lado, los controladores de carga MPPT tienen la capacidad de reducir la tensión y aumentar la corriente que fluye entre el controlador y la batería, lo que requiere un nuevo cálculo del tamaño exacto del cable y del fusible o consultar el manual del controlador de carga. Por ejemplo, Blue Sky recomienda instalar un fusible/disyuntor de 60 amperios entre el dispositivo y el banco de baterías para su controlador de carga Solar Boost 50 (amperios). Nuevamente, seleccione un cable con la clasificación correcta.
Situaciones en las que no es necesario fusionar
El conjunto de paneles solares no necesita fusibles si la corriente de cortocircuito del conjunto de paneles solares es menor que la calificación máxima de fusibles en serie del panel solar. Debido a lo siguiente, no hay protección adicional o beneficio al fusionar este tipo de conjunto:
- Tres paneles de 200W están conectados en serie. Cada panel solar tiene una calificación máxima de fusible en serie de 15A y una corriente máxima de cortocircuito en serie de 2A, 8A y 8A, respectivamente.
- Dado que la calificación máxima de fusible en serie es de 15A, podemos suponer que los cables internos, los diodos, las conexiones y otras partes del panel solar real pueden soportar una corriente máxima de 15A.
- Dado que la corriente de cortocircuito del conjunto es de 2A, es razonable afirmar que si ocurriera un cortocircuito u otro mal funcionamiento en uno de los paneles solares, el panel estaría equipado para manejar la situación porque la corriente de cortocircuito no puede superar la calificación máxima de fusible del panel.
- Nunca permitirá que el fusible se funda. Hace que el fusible soporte golpes molestos de manera constante cuando está funcionando normalmente. Debido a esto, según el código, no se necesita un fusible para esta situación.
Se recomienda encarecidamente cualquier sistema de paneles solares que incluya un fusible entre los paneles y el controlador de carga, ya que protegerá los electrodomésticos y dispositivos eléctricos de las sobretensiones y evitará que los cables se sobrecalienten o se incendien debido a una sobrecorriente. Aunque un sistema PV más pequeño con paneles conectados en serie puede no requerir un fusible, siempre es recomendable ser precavido. Un fusible de soplo rápido es la opción más segura para el sistema. Consulte a Beny para obtener mejores soluciones para sistemas de energía solar.
¿Necesito un fusible para cada panel solar en paralelo?
NOTA: Si no está seguro en esta área, consulte a un electricista. El uso adecuado de fusibles y disyuntores es importante para mantener la seguridad.
Lo primero que debe saber es que los fusibles y los disyuntores se utilizan principalmente para proteger el cableado del sistema para evitar que se caliente demasiado y se incendie. En segundo lugar, también se utilizan para proteger los dispositivos de incendios o daños más graves en caso de cortocircuito.
Un buen ejemplo es una batería de plomo ácido de 12V. Si se produce un cortocircuito en su inversor de corriente continua a corriente alterna, por ejemplo, un fusible entre él y la batería evitará una posible explosión de la batería y cortará el circuito lo suficientemente rápido como para evitar que los cables se incendien o se calienten peligrosamente. En este caso, la batería, los cables y el inversor de corriente continua a corriente alterna se desactivarán de manera segura gracias al fusible.
Fusión de paneles solares
Los paneles solares fabricados comercialmente con más de 50 vatios tienen cables de calibre 10 capaces de manejar hasta 30 amperios de flujo de corriente. Si conecta estos paneles en serie, no habrá un aumento en el flujo de corriente, por lo que no se requiere fusión para esta cadena. Esto no ocurre cuando los paneles están conectados en paralelo, ya que cuando están conectados en paralelo, la corriente del sistema es aditiva. Por ejemplo, si tiene 4 paneles, cada uno capaz de hasta 15 amperios, entonces un cortocircuito en un panel puede atraer los 60 amperios hacia ese panel en cortocircuito. Esto hará que los cables que conducen a ese panel superen con creces los 30 amperios, lo que podría causar que ese par de cables se incendie. En el caso de los paneles en paralelo, se requiere un fusible de 30 amperios para cada panel. Si sus paneles son más pequeños que 50 vatios y usan cables de calibre 12, se requieren fusibles de 20 amperios.
Fusión de caja paralela/combinadora
En un sistema en paralelo, se utiliza una caja combinadora que contiene los fusibles/disyuntores para cada panel, además de uno o más fusibles combinados que se conectan al controlador de carga o al inversor de conexión a la red (ver figura). Al dimensionar este fusible/disyuntor combinado, primero debemos determinar la corriente máxima que fluirá en función de nuestros paneles específicos.
Si tomamos el ejemplo de un panel de 144 vatios y 12V de la sección de introducción y observamos la corriente de cortocircuito (Isc), vemos que está clasificada en 5 amperios. Sin embargo, esto puede excederse si la situación instalada real no coincide con las condiciones de prueba estándar utilizadas para las clasificaciones de fábrica de los paneles solares. La regla de la industria es aumentar Isc en un 25% para cubrir esta posibilidad, por lo que ahora es de 625 amperios en nuestro ejemplo.
El Código Eléctrico Nacional (NEC) también requiere que se agregue un factor del 25% si la carga es continua, por lo que el número aumenta nuevamente a 128 amperios por panel. Si hay 4 paneles en este conjunto en paralelo, entonces la corriente combinada puede teóricamente ser tan alta como 5125 amperios.
El siguiente gráfico muestra la capacidad de amperaje para cables en un conducto según el NEC. Tenga en cuenta que algunos cables del mismo calibre pueden manejar más amperios y temperaturas más altas. En este caso, se requiere un juego de cables USE-2 de calibre 8 AWG (mínimo) desde la caja combinadora hasta el controlador de carga en nuestro ejemplo, ya que puede manejar 55 amperios. En este caso, se debe utilizar un fusible o disyuntor de 60 amperios para proteger este juego de cables. Esto también se alinea con la capacidad máxima del controlador de carga seleccionado.
Fusible o disyuntor del cargador a la batería
Con un controlador de carga de modulación por ancho de pulso (PWN), los amperios máximos que fluyen hacia y desde el controlador son los mismos, por lo que el tamaño del cable y del fusible pueden coincidir. Sin embargo, los controladores de carga MPPT tienen la capacidad de reducir la tensión y aumentar la corriente que fluye entre el controlador y el banco de baterías, por lo que se debe recalcular el tamaño exacto del cable y del fusible o consultarlo en el manual del controlador de carga. Como ejemplo, Blue Sky recomienda un fusible/disyuntor de 60 amperios para su controlador de carga Solar Boost 50 (amperios) entre el dispositivo y el banco de baterías. Nuevamente, seleccione un cable con la clasificación adecuada.
Fusible o disyuntor de la batería al inversor
El cableado y la fusión desde la batería a un inversor de corriente alterna a corriente continua son de vital importancia porque es donde probablemente fluirá la mayor corriente. Similar al caso del controlador de carga, el cableado y la fusión recomendados deben obtenerse del manual del inversor. Es muy probable que el inversor ya tenga un fusible/disyuntor incorporado tanto en la entrada como en la salida (corriente alterna) de la unidad. Un inversor típico de onda sinusoidal pura de 1500 vatios y 12V consume hasta 125 amperios de manera continua, un número que aumenta a 156 amperios una vez que consideramos el factor adicional del 25% para uso continuo del NEC. Para cables USE-2, se requiere un calibre 1/0 AWG en este caso. Para un aficionado, generalmente se utiliza cable de soldadura con estos límites generales:
- 4 AWG: 150 amperios
- 2 AWG: 200 amperios
- 1 AWG: 250 amperios
- 1/0 AWG: 300 amperios
- 2/0 AWG: 400 amperios
Nota final:
Este artículo fue solo una introducción. Hay aspectos relacionados importantes, como la longitud del cable y los tipos de fusibles/disyuntores, que deben estudiarse antes de finalizar un diseño. Hay varias calculadoras gratuitas en línea para el tamaño de fusibles y cables que debe utilizar al completar su sistema solar fotovoltaico. Si se toma su tiempo y se utiliza la combinación correcta de piezas clasificadas, el sistema debería funcionar bien y podrá dormir tranquilo sabiendo que lo ha diseñado de manera segura y confiable.