Una de las grandes ventajas de la energía fotovoltaica es que tenemos la posibilidad de montar sistemas eléctricos totalmente autónomos. En este post vamos a ver cómo podemos diseñar un pequeño sistema de luz solar led exterior para alimentar a través de una placa fotovoltaica. En el mercado existen una gran cantidad de luces led para exterior con una pequeña placa solar integrada. Pero qué ocurre si queremos alimentar una farola junto con un proyector led y todo esto de forma autónoma, que sencillamente no existe.
Supongo que te preguntarás qué sentido tiene tener un sistema de luz autónomo si tengo red eléctrica en casa. Si vives en una finca de un cierto tamaño trasladar la alimentación desde la casa a ciertos puntos puede suponer una gran cantidad de metros de cable eléctrico y con el precio que tiene el cobre hay que estudiarlo muy bien. Además del precio del cobre se debe tener en cuenta que cuánto más largo sea el cable, este deberá ser de más sección, por la caída de tensión que se produce. También se puede dar el caso que deseamos montar un pequeño sistema de alumbrado solar exterior en un casa dónde no disponemos de red eléctrica, incluso podríamos aprovechar este sistema para tener alumbrado en el interior.
Otra gran ventaja de disponer de un sistema de luz solar autónomo es que podemos evitar el paso de cables por puntos delicados ya que podemos generar la electricidad necesaria en el mismo punto, o muy próximo, a dónde se va a consumir. La utilidad de un sistema de luces led solares exteriores es casi infinito ya que se puede adaptar a muchísimas situaciones.
Contenido
- 1 LAMPARAS DE NUESTRO SISTEMA DE LUZ SOLAR LED EXTERIOR
- 2 CÁLCULO DE LA BATERÍA NECESARIA PARA ALIMENTAR NUESTRAS FAROLAS SOLARES EXTERIORES
- 3 SELECCIONANDO LA PLACA FOTOVOLTAICA PARA NUESTRO SISTEMA SOLAR DE ALUMBRADO EXTERIOR
- 4 CONTROLADOR DE CARGA SOLAR, EL ENCARGADO DE ALMACENAR LA ENERGÍA Y DE SU POSTERIOR USO
- 5 QUE MÁS NECESITAMOS PARA PODER INSTALAR DE FORMA ADECUADA NUESTRAS LUCES SOLARES LED EXTERIOR
LAMPARAS DE NUESTRO SISTEMA DE LUZ SOLAR LED EXTERIOR
Al principio de este post ya hemos dicho que será un sistema de luz solar led exterior a nuestra medida. Cómo todo esto tiene ventajas e inconvenientes. La principal ventaja es que se adaptará a nuestras necesidades y el inconveniente es que el precio probablemente sea más elevado, además deberemos realizar nosotros mismos la instalación y conexionado. Para reducir costes y simplificar la instalación trabajaremos directamente a 12 voltios. Esto nos permitirá evitar el inversor solar que encarecería un poco más la instalación. En alguna futura entrada desarrollaremos el diseño de un sistema solar aislado para alimentación de elementos de mayor potencia, pero ahora vayamos al diseño de nuestro sistema de luz exterior solar.
Para empezar deberemos elegir los elementos de luz solar led exterior que queremos instalar, a continuación os dejamos algunos equipos de alumbrado a 12 voltios para que os sirvan de referencia. Hemos escogido aquellos que son de baja potencia para hacer un sistema de alumbrado led solar exterior barato. Una vez tengáis la lista de elementos a instalar deberéis sumar la intensidad absorbida total que supone. Es decir, si quiero instalar 2 bombillas de 3w serán 0,5 Amperios.
Si queréis optar por otro tipo de luminaria solar led debéis tener en cuenta que se pueda alimentar a 12 voltios en corriente continua. En muchas descripciones de las tiendas también lo describen cómo alumbrado válido para batería o incluso autocaravana/furgoneta.
CÁLCULO DE LA BATERÍA NECESARIA PARA ALIMENTAR NUESTRAS FAROLAS SOLARES EXTERIORES
El cálculo de la batería es un punto delicado. Esto se debe a que será la encargada de mantener el alumbrado mientras no haya sol, es decir, será nuestra fuente de energía. La capacidad de nuestra batería va a marcar las horas que podremos tener nuestro sistema de alumbrado solar funcionando durante la noche.
Cómo hemos comentado anteriormente se debe ser restrictivo con la potencia a instalar y la justificación es sencilla. Una misma batería con la mitad de intensidad a alimentar durará el doble de horas. Y el precio de las baterías va en función del tamaño de esta.
Si queremos una batería que alimente nuestras dos bombillas que consumen 0,5 Amperios durante 10 horas, necesitaremos una batería de 5 Ah. Es decir, multiplicamos el consumo por las horas que necesitamos y nos da el valor en amperios/hora, pero aún no salgas corriendo a comprarla.
En la selección de la batería hay que tener en cuenta un detalle importante. Nunca podremos aprovechar la capacidad nominal. Si queremos que la batería nos dure mucho tiempo deberemos minimizar la intensidad descargada. O dicho de otra manera debemos sobredimensionar la batería para evitar que se descargue completamente. En nuestro caso vamos a utilizar un factor de corrección de 2. Es decir, si el cálculo anterior nos da 5Ah, lo multiplicaremos por dos. En nuestro caso nos hará falta una batería de 10Ah. De esta forma nos aseguraremos una larga duración a nuestro sistema.
- Máxima seguridad de uso debido a la construcción que evita las fugas de electrolito.
- Funcionamiento de la batería completamente libre de mantenimiento durante un largo período de tiempo (hasta 5 años)
- Fiabilidad de la operación: resistencia a la vibración, trabajo en cualquier posición, en un amplio rango de temperatura manteniendo una alta capacidad
- La solución ideal para búfer y trabajo cíclico, amplia aplicación: entre otros. UPS, fotovoltaicos, juguetes eléctricos, sistemas de alarma, monitoreo y dispositivos portátiles
Cómo podrás observar hemos escogido una de batería muy barata, la idea de esta entrada es crear un sistema solar led exterior barato y sencillo. En el mundo de las baterías podemos gastar mucho dinero y en algunas aplicaciones se justifica. Pero entendemos que en un sistema de alumbrado de pequeña potencia prima la economía por encima de otros aspectos.
SELECCIONANDO LA PLACA FOTOVOLTAICA PARA NUESTRO SISTEMA SOLAR DE ALUMBRADO EXTERIOR
Para realizar el dimensionado de la placa de una forma precisa utilizaremos el PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM, también conocido cómo PGIS que nos permite obtener la potencia suministrada por una sistema de placas fotovoltaico en un lugar determinado. Para calcular la potencia necesaria multiplicaremos el número de wattios necesarios, en nuestro caso 6w, por el número de horas (10) y por los días del mes (31). El resultado lo dividiremos por mil. De esta forma obtendremos los kW necesarios que deberá aportar nuestro sistema solar independiente. Para nuestras dos bombillas necesitaremos 1,86kW al mes. Estos kW los podemos conseguir con una placa de 20w o más.
- [Aspectos destacados] Células solares de alta calidad con una eficiencia del 21,5%. Células solares de grado A de alta calidad, mayor eficiencia incluso en condiciones de poca luz, ideal para sistemas de 12V Carga de baterías.
- [Materiale] Superficie de vidrio solar ESG templado con revestimiento resistente a la intemperie, instalado con células monocristalinas clásicas de 156,75 mm. Marco de aluminio resistente a la corrosión para un uso prolongado en exteriores, con orificios de montaje preperforados; caja de conexiones IP65 con cable solar de doble aislamiento de 90 cm de longitud y enchufe solar; diodo de derivación integrado, que minimiza la pérdida de energía cuando hay sombra.
- [Datos técnicos] Potencia nominal (Pmax): 30W -- Voltaje máximo (Vmp): 20,6V -- Corriente máxima (Imp): 1,46A -- Voltaje en circuito abierto (Voc): 24,20V -- Corriente de cortocircuito (Isc): 1,58A -- Voltaje máximo del sistema: 1000VDC -- Temperatura de operación: -45°C a +85°C -- Dimensiones: 565*300*25 mm -- Peso: 3,00 KG
- [Aplicación] En red o fuera de red para casas ecológicas, cabañas, caravanas, autocaravanas, barcos, etc. para todas las necesidades en torno a un suministro de energía autosuficiente y móvil.
- [Certificado y garantía] Certificado TÜV según normas vigentes, garantía de tolerancia plus (+3%), garantía de potencia hasta 10 años con el 90% y hasta 25 años con el 80%.
En este caso optaremos por una placa de 30w. Por un pequeño sobre precio podemos asegurar la carga de la batería si la ubicación escogida no es del todo adecuada, o incluso la inclinación óptima no es posible.
El problema que tendrás con esta placa es que viene con unos cables muy cortos y tendrás que adquirir un pequeño alargador para llegar la alimentación hasta el controlador. Cómo verás vienen perfectamente identificados con los colres «rojo» y «negro» para que cuándo realices la conexión sobre el controlador no haya ningún tipo de dudas.
- Cable solar de doble aislamiento de 6 mm² con 1 par de conectores solares originales ShiheTec listos para la conexión
- Conductor: Cobre recocido estañado; Aislamiento y cubierta del cable: XLPE, retardante de llama, libre de halógenos, conexiones reticuladas E-Beam; Cable solar profesional con enchufes (en el lado del módulo) y manguitos de extremo de cable (en el lado del regulador de carga)
- Adecuado para el cableado de sistemas solares en el interior y el exterior de los edificios; resistente a los rayos UV, al ozono y al agua
- Tensión nominal: AC 1000V, temperatura de funcionamiento: -40 ° C ~ +90 ° C.
- Probado por TÜV según la norma EN 50618: 2014; 2 años de garantía del fabricante
CONTROLADOR DE CARGA SOLAR, EL ENCARGADO DE ALMACENAR LA ENERGÍA Y DE SU POSTERIOR USO
Ahora vamos a por el componente que pone a trabajar de forma coordinada todos los elementos que hemos visto (batería, placa solar y bombillas). El controlador de carga solar será el encargado de almacenar la energía generada por la placa solar en la batería y cuándo necesitemos encender nuestro alumbrado por la noche enviará la energía necesaria que previamente hemos almacenado en la batería.
Para nuestro par de bombillas del sistema de alumbrado solar de 3w y 0,5 Amperios de consumo en total, con casi cualquier controlador nos valdría. Es una intensidad muy pequeña. A continuación os dejo un controlador que puede gestionar unos 10 Amperios de salida, nosotros solo necesitamos 0,5 Amperios.
- 【Inteligente】 Nivel de voltaje del sistema de identificacion automatica, modo de carga PWM inteligente. Parametros de control de carga / descarga ajustables, modos de operacion ajustables de cargas.
- 【Corriente de descarga nominal】 10A; Voltaje de salida del USB: 5V / 2A; Voltaje de la batería: 12V / 24V automático. Tasa de potencia ajustable con dos puertos USB; Gestión completa de carga PWM de 3 etapas (a granel, ABS, flotante).
- 【Gran pantalla】 Muestra de forma dinámica todos los datos de funcionamiento y condiciones de funcionamiento, se pueden cambiar cómodamente los modos de trabajo y la configuración de parámetros.
- 【Dual MOS protección múltiple】 Protección de sobreintensidad y cortocircuito, protección de reversa, protección de circuito abierto, protección de la baja tensión y sobrecarga.
- 【Fácil de usar】 El controlador de carga solar Es fácil de configurar y operar. Conveniente para el hogar, industrial, Comercial, etc. Si tiene alguna pregunta después de su compra, puede contactarnos por correo electrónico.
La gran ventaja de este controlador es que te permite programar el encendido de las bombillas conectadas. Esto lo realiza de una forma muy simple. Cuándo detecta que no hay radiación solar entiende que ha llegado la noche. Entonces podemos programar un pequeño retraso en el encendido nuestra luz solar exterior, de igual forma para el apagado.
Si, lo has visto bien. Este controlador permite la carga de móviles o de cualquier otro dispositivo electrónico a través de los puertos USB que integra. Además de poder alimentar un foco solar led exterior podríamos cargar un mo
ESQUEMA DE CONEXIONADO DE NUESTRO SISTEMA DE ALUMBRADO SOLAR LED EXTERIOR.
A continuación os dejo un pequeño esquema de conexionado, aunque cómo habrás podido ver en el propio video el conexionado de nuestro panel solar, batería y bombillas de 12 voltios es extremadamente sencillo.
QUE MÁS NECESITAMOS PARA PODER INSTALAR DE FORMA ADECUADA NUESTRAS LUCES SOLARES LED EXTERIOR
Cómo hemos podido ver a lo largo de la entrada ya tenemos los elementos principales, incluso unos cables de 5 metros para poder conectar la placa fotovoltaica al controlador. Además necesitaremos cable rojo y negro para conectar las luces solares led o nuestro proyectores y unos fastom hembra junto con unas punteras para asegurar las conexiones en el controlador.
Y para acabar necesitaremos una caja dónde guardar tanto la batería cómo el controlador. Aquí os dejo una que aunque quizás sea un poco grande al tener la tapa transparente te va a poder permitir controlar el estado del controlador.
- Caja de distribución eléctrica de plástico con tapa transparente.
- Pintado en color gris RAL 7035.
- Protección del medio ambiente IP65 contra el polvo, la humedad y el agua proyectada.
- Tiene dos cierres de cuarto de vuelta de plástico duro. Llave de bloqueo triangular (color blanco) incluida.
- Incluye placa de metal galvanizado de 1 mm con cuatro agujeros y los tornillos necesarios para el montaje.
Al ser una caja grande nos puede permitir ampliar el sistema con una batería más grande, o incluso una segunda batería en paralelo que nos de más capacidad.
En esta entrada hemos visto el sistema de luz solar led exterior más sencillo posible, ya que este era el objeto. Pero si lo tomamos cómo base podemos llegar a tener salidas a 230 voltios, montar un sistema de bombeo solar. Todo esto lo vamos a ir viendo en entradas futuras.
Os dejamos una entrada en la que podréis ver un sistema cómo el de esta entrada pero portátil y con salidas a 230 voltios.
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