¿Cuánto tiempo necesita un panel solar de 120W/15V para cargar una batería de 48V/2.1KWH?

Es fácil si estás dispuesto a comprar un módulo para hacerlo. Es terriblemente difícil diseñar uno mismo un módulo MPPT de este tipo, y no funcionará tan bien como los módulos extremadamente robustos y bien desarrollados disponibles en el mercado.

Afortunadamente, los controladores MPPT de litio de 48 V son una de las variaciones estándar, por lo que son productos fácilmente disponibles y muy maduros. Por ejemplo, este módulo puede cargar un paquete de 48 V desde una entrada de tan solo 5 V desde un panel y rastreará constantemente el punto de máxima potencia del panel. En general, estos módulos son menos eficientes cuanto mayor es la diferencia de voltaje, pero tienen índices de eficiencia mínimos que representan el escenario del "peor de los casos", cualquiera que sea. En el caso del módulo que vinculé, para un paquete de baterías de 48 V, este peor de los casos es del 96 %. El mejor caso es 99%.

La enorme cantidad de dinero e interés que se ha invertido en la energía fotovoltaica ha dado como resultado módulos MPPT de excelente rendimiento.

Ahora las malas noticias: Cuesta $240 USD. Pero al menos sabe qué buscar, estoy seguro de que hay módulos más baratos con un rendimiento más pobre (pero aún bastante bueno) disponibles.

Francamente, las pérdidas en el módulo MPPT no van a ser el principal contribuyente a su pérdida. Los efectos ambientales van a ser la principal preocupación aquí.

Los paneles solares producen menos energía cuanto más calientes están y más energía cuanto más fríos están. Puede esperar cargar su batería notablemente más rápido en invierno que en verano, por ejemplo. Además, montarlo en un campo frente al techo de una casa (que tendrá calor desde el interior hacia arriba y un techo que reflejará el calor en el panel) significará potencialmente una diferencia de 10-15 W en la potencia de salida de su panel.

Sin embargo, lo más importante a tener en cuenta aquí es que su panel tiene una potencia nominal PTC de 100 W. Ésto es una cosa buena. Las clasificaciones de potencia de PTC están destinadas a ser estimaciones del "mundo real" y, entre otras cosas, tienen en cuenta aspectos como la calefacción y la calidad del sol. PTC asume específicamente que un panel se calentará a 45 °C. Desafortunadamente, por lo general se calientan aún más, y el calor que realmente se calienta depende en gran medida de la temperatura ambiente, la cantidad de brisa que hay, etc.

El otro factor importante es la insolación de tu zona geográfica. La mayor parte de la India recibe una insolación solar anual promedio de alrededor de ~6kWh/m^2/día.

Preste atención a esas unidades: sus kilovatios hora por metro cuadrado por día, no kilovatios hora. La insolación solar es la métrica más útil para los paneles solares porque tiene en cuenta la variación del sol a lo largo del día y las horas de luz solar por día.

Si su área recibe alrededor de 6kWh/m^2 por día, entonces puede ver que, en promedio, su panel recibirá los 1000W/m^2 estándar utilizados para determinar su clasificación de potencia PTC durante 6 horas al día. Por supuesto, no es constante así, pero eso no importa. Para todos los efectos, con todo lo demás promediado y contabilizado, una estimación sólida es que su panel, en promedio para ese año, proporcionará su potencia de salida PTC menos otras ineficiencias por el equivalente a 6 horas al día.

Esto, por supuesto, va a variar según el día, el mes, etc. Pero esas 6 horas al día es todo el promedio de todo un año.

Usando ese promedio, y suponiendo que obtenga una potencia de salida perfecta de 100 W (lo cual es poco probable, una estimación más segura con pérdidas térmicas, del convertidor y del cableado sería de 80 W), entonces podrá cosechar 600 Wh por día.

Por lo tanto, se necesitarán 2100 Wh/600 Wh/día, o 3,5 días u 84 horas para recargar la batería .

No, no tardará 2100Wh/100W = 21 horas. En ningún lugar de este planeta obtienes un promedio de 1000W/m^2 de irradiancia durante 21 horas seguidas. Calcular el tiempo de carga basado en la capacidad de energía pura es una métrica inútil para cualquier parte del planeta Tierra.

Entonces, dada su ubicación (en algún lugar de la India, que está en el planeta Tierra, y está sujeto a la luz solar solo durante una parte del día), sin importar qué , terminará tomando al menos 3.5 ciclos solares (días) para cargar eso batería. Claro, puede intentar usar algunos trucos, como comenzar a cronometrar una vez que comienza la luz y detener el cronometraje a la mitad del cuarto día, y tal vez, de forma aislada, parezcan 70 y tantos horas. Pero eso es sólo falsear los números. A menos que solo vaya a usarlo una vez, 3,5 días es el número con el que debe ir.

Sin embargo, lo mejor es ser cauteloso. Me corresponde decir que nadie puede decir con certeza cuánta energía obtendrá en promedio. Mi estimación de 80 W es poco mejor que la especulación salvaje. Puede ser más, puede ser menos. Probablemente no sea mucho menos, pero nunca se sabe. La dura verdad del asunto es que realmente no se puede estimar esto con mucha precisión. Creo que es relativamente seguro asumir que obtendrá un poco menos de 100 W, pero no mucho menos. Planifica para lo peor, luego, con suerte, no será tan malo y tendrás más poder del que planeaste.

Vas a tener que configurarlo y medir la potencia que obtienes tú mismo. E incluso entonces, tendrá que realizar un seguimiento día tras día durante mucho tiempo para construir un promedio razonable. Si terminas acercándote a los 80W del panel, entonces tarda 4.375 días. Y empujándolo más, en el peor de los casos, y siendo muy cauteloso, creo que 5 días en el peor de los casos para recargar la batería es razonable. ¿Cómo conseguí ese número? Lo acabo de inventar. es arbitrario Supongo que en el peor de los casos obtendrás 70 W del panel. Con muy poca razón. Pero un acierto del 30 % sería más de lo que uno realmente tiende a ver, así que creo que es una conjetura bastante razonada y cautelosa. Puede decidirse por un número diferente, realmente depende de usted. Tampoco importa.

Nuevamente, 5 días es mi suposición arbitraria de 70 W como el peor de los casos. Y más allá de eso, es un promedio. Puede haber períodos en los que se recargue días más rápido y períodos en los que tarde más días. Esa es la desventaja de la energía solar: es tremendamente inconsistente, impredecible y no tienes ningún control sobre ella. Así que planifique en consecuencia.

¡De todos modos, buena suerte! Sé que esta respuesta probablemente solo te planteó más preguntas, pero así son las cosas. Ojalá haya sido útil, al menos.