Un panel solar comprende células fotovoltaicas hechas de silicio u otros materiales semiconductores. Un panel solar normal que se ve en los techos suele tener un tamaño de 165 x 100 cm y se utiliza para aplicaciones residenciales. De manera similar, un panel solar visto en parques solares o plantas de energía solar 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 variar en tamaño 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 mini panel 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 de acuerdo con la ecuación P (energía) = V (voltaje) x I (corriente).
Estas son algunas de las características de los mini paneles fotovoltaicos:
- El campo eléctrico producido comprende un voltaje casi constante pero una corriente que varía con la cantidad de luz solar que cae 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 contrapartes más grandes y, por lo tanto, se pueden usar 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 computadoras portátiles y teléfonos celulares junto con baterías. Estos paneles solares pueden recargar las baterías y garantizar un suministro de energía continuo.
¿Qué se puede alimentar con un pequeño panel fotovoltaico de 120 W?
Para este ejemplo, he seleccionado el panel solar de 120 vatios y 12 voltios. Las clasificaciones de los paneles solares se proporcionan en condiciones de prueba estándar. La fuente de luz calibrada para entregar 1000 vatios por metro cuadrado a la superficie del panel y la temperatura ambiente circundante se mantiene a 25 grados C. Estas son las condiciones estándar bajo las cuales se clasifican todos los paneles solares.
Sabemos que multiplicar voltios por amperios equivale a 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. Obviamente tendremos una cantidad variable de sol durante el día.
Por lo general, temprano en la mañana entre las 8:00 y las 9:00, la irradiación del sol es aproximadamente la mitad de lo que sería al mediodía. Por lo tanto, debemos mirar hacia atrás en algunos datos históricos de las áreas en las que vivimos para averiguar cuántas horas promedio diarias de sol (horas pico de sol) podemos esperar. En Italia, normalmente podemos esperar tener alrededor de 5 horas pico de sol.
Simplemente tomamos el panel solar de 120 vatios para multiplicarlo por 5 y obtenemos una cifra de esos 600 vatios hora. Esta es la cantidad total de energía que podemos esperar generar en un día. Sin embargo, no podremos utilizar toda esa potencia porque hay algunas pérdidas a tener en cuenta.
Es posible 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 cómo funciona el controlador cuando ajusta la energía del panel solar para cargar las baterías.
Entonces, si tomamos en cuenta todas estas cosas, podemos esperar algunas 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 con este panel.
Ahora sabemos cuánto podemos generar en un día, de manera realista qué podemos usar. Tomé algunos de mis dispositivos, los conecté al vatímetro y grabé 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, podría cargar mi iPhone, cargar mi Kindle, Ipad y algunos otros dispositivos.
Entonces, si sumamos todos estos valores, obtenemos la cifra de aproximadamente 300 vatios hora. Por lo tanto, podemos usar muchos dispositivos durante varias horas durante el día con un panel solar de 120 vatios y 12 voltios. Por supuesto, no necesariamente usaría todos estos dispositivos el mismo día.
Y creo que puede ver que esto muestra que en realidad no necesita poner mucha energía solar, por ejemplo, en su camioneta para que sea utilizable para muchos usos prácticos. Pero dicho panel, que tiene aproximadamente un tercio del tamaño de un panel fotovoltaico normal, también puede ser conveniente para acampar u otras situaciones al aire libre.
Por qué es importante tener un almacenamiento con batería
Pero en general, no es posible utilizar la energía generada por el panel solar directamente, ya que las horas con mucho sol son pocas. Tiene que pasar por algunas baterías fotovoltaicas con un controlador de cargador. Así que echemos un vistazo al cálculo para dimensionar una batería adecuada para este pequeño panel fotovoltaico de 120 vatios. La batería funciona con un sistema de 12 voltios.
Así que tomemos nuestra potencia generada total 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 que se descarguen por completo. En el mejor de los casos, no querrá ir más allá del 50% de descarga. Dicen que la batería AGM puede descargar hasta un 80%. Pero cuanto más agote la batería, menos ciclos promedio tendrá.
Es mucho mejor mantener la profundidad de descarga al mínimo y, por lo tanto, obtendrá una vida útil de la batería mucho más larga. En este ejemplo, usaremos una profundidad de descarga del 50%. Tomamos 50 amperios ahora divididos por 50% en realidad duplica los amperios de nuestra batería y ahora obtenemos 100 amperios. Entonces, dado que solo podemos usar la mitad de la carga de la batería, la batería debe tener el doble de tamaño.
Otra cosa a considerar es la temperatura ambiente donde se almacenará la batería. La temperatura ambiente afecta la salida de la batería. De las tablas apropiadas, descubrimos que a 10 ° C hay un factor de multiplicación de 1,11. Entonces tomamos nuestros 100 amperios multiplicados por 1,11 y obtenemos 110 amperios, que sería la energía de la batería necesaria para un día.
