El estilo de vida off-grid ha ganado una enorme popularidad en los últimos años, y una de las necesidades fundamentales cuando se vive fuera de la red eléctrica es contar con un suministro constante de energía. Entre las pocas opciones disponibles de fuentes de energía, la más popular es la energía solar, debido a las razones obvias de su increíble flexibilidad y confiabilidad de operación, así como a la simplicidad de instalación. Como resultado, hoy en día, vivir fuera de la red eléctrica es casi sinónimo de utilizar energía solar.
Casi cualquier estructura fuera de la red puede convertirse en autosuficiente con un sencillo sistema de energía solar de bricolaje. La gran variedad de equipos solares en el mercado significa que con un poco de comprensión del diseño del sistema y algunos conocimientos básicos de electricidad, prácticamente cualquier persona puede disfrutar de un suministro de energía ininterrumpido en un entorno fuera de la red eléctrica.
Lo que necesitas
Cualquier sistema de energía solar requiere los siguientes cuatro componentes para comenzar:
Paneles solares
El primer componente y el más importante del sistema es el panel solar, que produce energía. También conocidos como módulos, los paneles solares convierten la energía de la luz solar en corriente eléctrica, de ahí el nombre de fotovoltaico. Están disponibles en dos tipos principales: policristalinos y monocristalinos.
Aunque los paneles policristalinos son más baratos, los paneles monocristalinos son más eficientes. Con la rápida caída de los precios de los paneles en los últimos años, los paneles monocristalinos son ahora una elección obvia y recomendada.
Inversor
Un inversor convierte la corriente continua (CC) que proviene de los paneles en corriente alterna (CA) más utilizable, que la mayoría de los electrodomésticos necesitan. Debido a esta similitud de función e importancia, el inversor a menudo se llama el corazón de un sistema solar.
Si solo estás utilizando cargas de CC, es posible que puedas configurar un sistema sin un inversor, pero esto limita severamente tu capacidad para utilizar una variedad de electrodomésticos comunes.
Entre sus diferentes tipos, se recomienda un inversor con una salida de onda sinusoidal pura para una eficiencia y confiabilidad adecuadas.
Baterías
Las baterías son dispositivos químicos capaces de almacenar energía eléctrica a través de conversiones químicas que ocurren en su interior, y son particularmente importantes en un entorno fuera de la red, donde no se puede comprar energía de la red eléctrica para su consumo durante las horas más oscuras y los días nublados.
Entre los pocos tipos principales de baterías, la opción más avanzada en la actualidad es la batería de iones de litio, que tiene una mayor capacidad de energía por unidad de volumen y también ofrece algunas otras ventajas, como una mayor seguridad y confiabilidad.
Controlador de carga
Como su nombre lo indica, un controlador de carga es un componente eléctrico que controla la carga, o en otras palabras, monitorea la corriente que fluye desde los paneles hacia las baterías para una carga y eficiencia óptimas.
Además de los cuatro componentes anteriores, los otros componentes principales que completan un sistema de energía solar se conocen en conjunto como balance del sistema (BOS), que incluyen:
- Cables solares
- Interruptores / Fusibles
- Barras de bus CC / Caja de fusibles
- Conectores MC4
- Ataduras de cables
- Dispositivos de medición
- Terminales de conexión
- Rieles DIN
Por último, hay herramientas que necesitarás para ayudarte a instalar el sistema solar:
- Pelacables
- Herramienta de engarzado
- Alicate
- Destornillador
- Llave MC4
- Llaves
Ahora que tenemos todo lo que necesitamos, pasemos al proceso paso a paso de diseño e instalación de un sistema de energía solar fuera de la red.
Pasos para instalar un sistema solar fuera de la red
Aunque diseñar e instalar un sistema fuera de la red no es muy difícil, tiene cierta complejidad y requiere una secuencia de pasos más o menos fija.
Cálculo de carga y dimensionamiento del sistema
El primer paso, antes de instalar cualquiera de los componentes, es determinar las especificaciones y la cantidad de componentes que necesitarás, en función de la cantidad de energía y potencia continua que utilizarás.
Para empezar, debes hacer una lista de todos tus electrodomésticos, su consumo de energía y la duración de uso, como se muestra en el siguiente ejemplo:
Basado en la cantidad de energía que usarás durante las horas soleadas y oscuras, es posible que necesites almacenar esta cantidad completa de 3000 Wh en una batería o parte de ella. Es más seguro asumir que almacenarás todo en las baterías, lo que significa que necesitas un banco de baterías de 3 kWh o más.
En cuanto al tamaño del panel solar, dependerá de la ubicación. Mientras que algunas áreas reciben hasta 5 horas de sol completo en promedio, otras reciben solo alrededor de Puedes consultar una de las muchas fuentes en Internet para conocer las horas promedio de sol en tu área.
Supongamos que estás en una región con cuatro horas de sol diario promedio. La capacidad de los paneles solares necesaria será entonces de 3000 Wh / 4 h = 750 W.
Estos cálculos básicos pueden darte una aproximación aproximada del tamaño de los paneles solares y de la batería requerida.
Alternativamente, también puedes utilizar una calculadora en línea que te puede proporcionar la potencia requerida y incluso los ahorros estimados, o simplemente consultar a una empresa de energía solar para un análisis preciso de carga y diseño del sistema para tu entorno fuera de la red eléctrica.
Instalación de las baterías
Una vez que tengas las especificaciones de todo, comienza comprando e instalando las baterías primero.
La mayoría de las baterías en el mercado tienen una clasificación de 12V por defecto. Tu sistema puede requerir un voltaje diferente, según el cual deberás conectar las baterías en serie o en paralelo. Esto depende del voltaje de entrada del inversor.
Conexión del controlador de carga
Como se mencionó anteriormente, un controlador de carga optimiza la carga de las baterías y mejora la eficiencia general del sistema. Para una mayor eficiencia, se recomienda un controlador de carga MPPT en lugar de uno PWM.
Los controladores vienen en clasificaciones de 12V o 24V, y puedes elegir el correcto en función del voltaje de tu sistema (inversor).
En cuanto a la clasificación de corriente, por otro lado, debemos agregar un pequeño margen de seguridad a la cantidad de corriente que proviene de los paneles solares. Considerando un margen de seguridad del 30%, puedes calcular la clasificación de corriente para el controlador mediante un cálculo simple:
Clasificación de corriente del panel solar x 3 = clasificación de corriente del controlador de carga
Si no se conoce la clasificación del sistema de tus paneles solares, utiliza la siguiente ecuación en su lugar:
(Vatios totales del panel solar / voltaje del sistema) x 3 = clasificación de corriente del controlador de carga
Por ejemplo, si tienes paneles solares de 600 W y un sistema de 12 V, la clasificación del controlador de carga será de 12 V y 600/12 x 3 = 65 A.
Instalación del inversor
Se necesita un inversor para convertir la electricidad que proviene de los paneles solares o las baterías en una forma utilizable (CA). Solo puedes prescindir de un inversor si estás construyendo una configuración puramente de CC que funciona solo con cargas de CC, pero eso limitará seriamente las cargas que puedes utilizar en tu sistema.
Los inversores vienen con una clasificación de voltaje predefinida, siendo las tallas más pequeñas generalmente de 12V o 24V. Al configurar todo el sistema, selecciona los paneles solares, el controlador de carga y las baterías para que se configuren con esta clasificación.
En cuanto a la potencia, siempre selecciona un inversor ligeramente más grande que el tamaño del sistema calculado. Por ejemplo, un inversor de 1200W debería funcionar si tu cálculo de carga indica que necesitas un sistema de 1000W. Por último, pero no menos importante, siempre prefiere un inversor con una salida de onda sinusoidal pura para obtener la mejor eficiencia.
Instalación de los paneles solares
Basándose en el cálculo de carga y los componentes seleccionados, como las baterías, el controlador de carga y el inversor, el siguiente paso es elegir e instalar los paneles solares correctos en función de la clasificación de voltaje.
El siguiente diagrama de cableado da una buena idea de cómo conectar tus paneles en función de la clasificación del inversor. Por ejemplo, un inversor de 24V y paneles de 12V significa que necesitarás conectar dos paneles en serie. Para más de dos paneles, puedes conectar pares de paneles en paralelo (conocidos como cadenas ).
Cuando los instales, los paneles deben estar directamente expuestos al sol durante el mayor tiempo posible. Por lo tanto, es preferible instalarlos orientados hacia el sur (norte si te encuentras en el hemisferio sur). Otra cosa a tener en cuenta es instalar el panel en un área libre de sombras. Asegúrate siempre de que no haya sombras de edificios o árboles cercanos en ningún momento del día.
Conecta todo junto
Aquí viene el último paso de conectar todo junto. A continuación, se muestra el diagrama de cableado para la conexión:
Aunque las conexiones pueden parecer simples, es crucial conectar los cables según la polaridad correcta (es decir, conectar los terminales positivos de un componente al positivo de otro y lo mismo para los negativos). Normalmente, se utilizan cables de diferentes colores para evitar confusiones, generalmente rojo y negro.
Cuando finalmente conectes los paneles solares al controlador, manten los paneles cubiertos con un paño oscuro para evitar una corriente entrante repentina que pueda dañar los otros componentes.
El interés en el estilo de vida sostenible y fuera de la red eléctrica ha explotado en los últimos años, y rara vez hay una mejor opción para tus necesidades de energía fuera de la red que configurar un sistema de energía solar. La asombrosa flexibilidad de tamaño y ubicación de la energía solar, junto con su impresionante simplicidad de instalación, significa que construir un sistema de energía solar de bricolaje fuera de la red es una gran idea y a menudo también una experiencia agradable.
Todo lo que necesitas para diseñar e instalar tu propia unidad fuera de la red es determinar las especificaciones, hacer algunos cálculos básicos, comprender los conceptos básicos y estarás en camino de construir un refugio autosuficiente fuera de la red eléctrica.