¿Cómo hago coincidir el voltaje de un paquete de baterías con mis paneles solares?

Estamos construyendo un barco autónomo que debería funcionar con paneles solares. Queremos ponerle dos paneles solares de 100W. La mayoría de los paneles que veo son de 18 V y, por redundancia, queremos conectarlos en paralelo. De esa manera, cuando un panel solar se rompe en el mar, todavía tenemos el otro para terminar la misión.

Ahora estamos investigando qué tipo de batería vamos a construir para él. Leí en alguna parte que el panel solar debería tener un voltaje entre un 40% y un 80% más alto que la batería. Eso significa que una batería de 12V debería ser lógica. Y entre los paneles solares y el paquete de baterías pondremos un controlador de carga MPPT.

Mi pregunta es; ¿todo esto tiene sentido? ¿Es cierto que el voltaje del panel solar siempre debe ser entre un 40 % y un 80 % mayor que el de la batería? ¿O también puedo usar un panel solar de 18 V para alimentar, por ejemplo, un ion de litio 5S (voltaje nominal de 18,5 V y un máximo de 20,5 V)?

¡Todos los consejos son bienvenidos!

El controlador de carga solar apropiado hace la correspondencia. HAY impulsores (para batería V> solar V), pero raros y costosos la última vez que miré, a menos que construyas los tuyos.
Solo para su información, si su panel solar tiene una potencia nominal de 100 W, generalmente puede buscar el voltaje y la corriente de salida reales en esa potencia nominal para su panel. Esto le dará una idea de dónde se encuentra el voltaje de punto de máxima potencia, que es mucho más útil que el voltaje de circuito abierto. Un mejor producto suele estar mejor documentado. La palabra mágica es hoja de datos.

Respuestas (2)

Si la clasificación de 18 V en las celdas es el voltaje de corriente cero (voltaje de circuito abierto), es posible que no sea lo suficientemente alto. Dado que las celdas tienen cierta resistencia interna, tendrán un voltaje más bajo cuando haya carga. Es posible que desee considerar más que las baterías para la carga, ya que es posible que desee operar el barco y cargar las baterías al mismo tiempo. Si necesita un barco que pueda funcionar sin importar el perfil solar, debe asegurarse de que pueda cargar sus baterías cuando las condiciones lo permitan, por lo que necesita obtener la mayor cantidad de corriente posible de las celdas solares incluso cuando sus baterías están casi llenas. Algunos controladores de carga tienen convertidores reductor/elevador para que no tenga que preocuparse por la coincidencia de voltaje. Esto le permite extraer la mayor cantidad de corriente posible, incluso si eso significa reducir el voltaje en los paneles a 3 o 4 voltios. Si está construyendo el suyo propio, tal vez no tenga esta opción. En este caso, debe abrir el potencial del circuito para que sea lo más alto posible para obtener corrientes altas en el voltaje de su batería.

Entonces, ¿está diciendo que mientras tenga un controlador de carga MPPT (que hace la conversión de voltaje) entre los paneles y el paquete de baterías, realmente no importa si el paquete de baterías tiene un voltaje más alto que los paneles solares?
No necesariamente. Algunos controladores de carga MPPT necesitan que el PV sea más alto que la batería. Por lo general, va de esta manera. Puede cargar una batería de 12 V con 50 V PV mientras mantiene el voltaje PV en el punto de máxima potencia. Hay algunos MPPT de refuerzo que pueden cargar baterías a voltajes más altos que el PV, pero no parecen ser la norma y debe verificar para asegurarse de que esta característica esté en el controlador de carga que elija si desea ir de esa manera. Yo diría que debería optar por un PV de mayor voltaje que la batería y luego usar un convertidor elevador para impulsar las cargas que necesitan más voltaje.

Un panel solar es una fuente de corriente constante, no una fuente de voltaje constante. Por lo tanto, el voltaje indicado en las especificaciones es solo (más o menos) el máximo y bastante irrelevante. Lo que necesita es un controlador de carga que coincida con el voltaje de su batería (12V en ese caso), el resto está regulado por ese controlador. Para configuraciones de tamaño pequeño (como la suya), hay disponibles combinaciones listas para usar de cargador solar y paneles. Algunos juegos incluso incluyen la batería.

Sin embargo: ¿Qué potencia nominal tiene el motor de su barco? 2x100W no es mucho si lo vas a usar para algo que no sea un motor de juguete. Mi panel solar de 120 W mantiene más o menos la batería cargada en un día limpio, pero solo alimenta la electrónica y el piloto automático, pero no el motor.

"Un panel solar es una fuente de corriente constante, no una fuente de voltaje constante". Es peor que eso: es una corriente constante hasta cierto punto, y luego la corriente comienza a caer con el aumento del voltaje. En general, necesita un controlador de batería con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT). En el lado positivo, esto ha sido algo conocido durante mucho tiempo, por lo que debería haber muchos controladores que puedan hacer eso.
@TimWescott - Entonces, ¿está diciendo que mientras tenga un controlador de carga MPPT entre los paneles y el paquete de baterías, incluso puedo tener un paquete de baterías con un voltaje más alto que los paneles solares?
@PMF: el motor del barco puede funcionar con aproximadamente 20 W. Es un barco muy pequeño y ligero. Básicamente es un paquete de baterías flotantes con paneles solares y algunos componentes electrónicos, además de un compartimento para una botella de whisky. El objetivo del barco es llevarnos una botella de whisky de Escocia a través del Mar del Norte de regreso a nuestra casa en Ámsterdam.
Ah, contrabando de Whisky por el canal de la Mancha... Me temo que vas a tener problemas más grandes que el panel solar, y estos tampoco son policías. ¿Alguna vez has navegado por esa ruta (en un yate u otro barco pequeño)? Es una de las vías marítimas más exigentes del mundo, con mucho tráfico y fuertes corrientes, y en ocasiones también olas altas. Su barco deberá poder mantener alrededor de 6 nudos, o no llegará a ninguna parte. No soy un especialista en miniaturas (donde pueden aparecer algunos efectos especiales), pero debido al límite de velocidad del casco, eso significa que el barco debe tener unos 7 metros de largo.
Sí, el voltaje del panel solar es irrelevante. Todavía generará algo de energía también si el voltaje cae por debajo del voltaje de la batería (es decir, debido a las nubes)