¿La conversión de 12 V CC a 110 V CA realmente aumenta los vatios disponibles?

Al diseñar sistemas de paneles solares para hogares, ¿cómo convierte los vatios generados por los paneles solares de 12 V CC en vatios disponibles en un sistema de 110/120 V CA? Cuando hago los cálculos parece desafiar la lógica.

Vatios = amperios * voltios (que también significa W/V=A) es la fórmula básica. Entonces, ¿qué hay de malo en lo siguiente? El sistema solar genera 100 vatios a 12 V CC = 8,33 amperios. Ahora quiero usar esa energía que se ha generado, así que la introduzco en un inversor de 12 V CC a 110 V CA. Cuando multiplico los amperios producidos de 8.33A por 110V obtengo 916.3 watts. Siempre pensé que un vatio era un vatio (menos la pérdida de energía debido a la resistencia y las ineficiencias del diseño de su circuito, por supuesto), entonces, ¿realmente convierto 100 vatios de CC en 900 vatios de CA? Eso parece desafiar la lógica. ¿O todavía tengo solo 100W 110V AC y por qué? ¿Estoy pasando por alto una fórmula que debería incluirse al invertir CC a CA?

Si mis cálculos son correctos, ¿por qué dicen que necesitaría un sistema de CC de 5kW y 12 V para mi hogar? Eso se convertiría en 416 amperios y un servicio de 110 V de 45,8 kW en mi hogar cuando la energía solar está en su máximo rendimiento. (Sé que no obtendría energía por la noche). Mi uso promedio por hora es de 2kWh, por lo que parece que 46kW es MUY excesivo incluso si ahorro algo en baterías para uso nocturno.

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Respuestas (3)

Tus matemáticas están mal.

100 Watts generados por energía solar a 12V.

Sus 8,33 amperios es el cálculo correcto.

El error que ha cometido es asumir que esta corriente permanece en el mismo valor cuando se agrega a la fuente de 110V. No se puede simplemente conectar los sistemas. Para alimentar 12 V (CC) a 110 V (CA), debe convertirlos en lo mismo, generalmente 110 V CA. Esto significa usar algún tipo de convertidor (básicamente un transformador con la CC convertida en CA mediante interruptores de transistores). La POTENCIA DE SALIDA siempre será menor que la POTENCIA de entrada, de modo que a 110 V la corriente será inferior a 0,909 amperios, NO a 8,33 amperios . (Vin * Iin >= Vout * Iout)

Su declaración: la SALIDA DE ALIMENTACIÓN siempre será menor que la ALIMENTACIÓN de entrada, de modo que a 110 V la corriente será inferior a 0,909 amperios, NO a 8,33 amperios. (Vin * Iin >= Vout * Iout) -- es la matemática que me falta. ¿Cómo la entrada de CC de 8,33 A al inversor se convierte en una salida de 0,909 amperios en el lado de CA?
Entrada de potencia = 100 W I = 100/12 = 8,33 A
@BryantHaggen Entrada de energía = 100 W I = 100/12 = 8.33 A Suponiendo que pueda hacer que el convertidor sea 100% eficiente, la salida de energía será 110 x I (salida) = entrada de energía = 100 W. Calculando esta corriente da 100/110 = 0.909 A. Esto es para una conversión del 100% de la potencia. Por lo general, debe trabajar en una cifra del 80 % (siempre hay pérdida de energía), por lo que la potencia de salida será de 80 W (80 % de 100 W) y esto dará una corriente de salida de 80/110 = 0,73 amperios (vea la respuesta de Ian a continuación)
Gracias por su respuesta. Como ingeniero de software, pienso en términos de algoritmos que van del punto A al punto Z, así que no podía dormir sabiendo que faltaba una parte del "Programa de software". Tenía la parte delantera y trasera del programa, pero no la pieza del medio. Gracias nuevamente por su ayuda, ya que me ayudó a terminar el algoritmo. Ahora puedo dormir tranquilo sabiendo que un Watt sigue siendo un Watt (menos las ineficiencias en el circuito, por supuesto, como todos tuvieron cuidado de señalar)

Su convertidor no puede hacer magia. Convierte la energía de una forma (corriente a 12 V CC) a otra forma (corriente a 110 V CA). No puede producir energía, al contrario: como todo aparato físico es imperfecto, por lo que perderá energía . Una cifra típica podría ser una pérdida del 20 % o una eficiencia del 80 %.

Supongamos que consume 1 A de corriente en el lado de 110 V CA, lo que equivale a 110 W. Para producir esto, el convertidor necesita 110 W / 0,8 = 137,5 W. (Los otros 27,5 W son las pérdidas en el convertidor, que serán en forma de calor. En algunas circunstancias, eso podría considerarse útil, pero lo consideraremos como una pérdida). Esto lo proporciona su entrada de 12 V al convertidor, por lo tanto dibujará 137.5 / 12 = 14.5 A (redondeado).

Sin magia, solo matemáticas.

Todavía no veo la "Matemática intermedia" que ocurre dentro del convertidor que mantiene un WATT constante (menos la pérdida del circuito, por supuesto) en el lado de CA del inversor. Si tuviera que escribir la secuencia de algoritmo completa (programa de computadora si lo desea) que va desde la fuente hasta el destino, podría entenderlo mejor. Solar: 100 W/12 V CC = 8,33 A --> INVERSOR: (¿qué matemáticas aquí? ¿Cómo se convierte una entrada de CC de 8,3 amperios en una salida de CA de 0,9 amperios) --> Lado de CA: 0,9 A*110 V CA = 100 W disponibles. //Ignorar la pérdida para la explicación. Puedo factorizar eso más tarde. Todos los encuestados hicieron un buen trabajo al explicar la pérdida.
Ignorando las pérdidas, la energía que entra es igual a la energía que sale. Calcula hacia atrás desde la salida hasta la entrada. 9A*110V=990W. Por lo tanto, en la entrada se dibujarán 990W/12A=82.5A. Si desea calcular hacia adelante: con 12 V * 8,33 A = 100 W disponibles en la entrada, la salida puede proporcionar 100 W/110 V = 0,91 A (redondeado).
Y gracias por su rápida respuesta a mi pregunta inicial, fue muy apreciada.
Todavía no estoy viendo la fórmula que esperaba. Estoy buscando una fórmula que tome 3 parámetros como entrada 1: Voltios de CC. 2: Amperios de CC. 3: voltios de CA. Luego usaría esos valores y calcularía los amperios de CA como la salida. En otras palabras, necesito convertir los 8,33 amperios 12 V CC = X amperios 110 V CA. ¿Cuál es la matemática para resolver para X.
Ok todo, creo que lo tengo. Probé varios valores y esto parece funcionar como las matemáticas para un inversor. VDC*A_DC/VAC=A_AC En palabras versus algoritmo -- VoltsDC multiplicado por DC_Amps dividido por VoltsAC es igual a AC_Amps de salida.
Puede derivar eso fácilmente de los primeros principios: Pin = Pout y P = U * I. Pero parece que insiste en trabajar hacia adelante, lo cual está bien solo cuando se da cuenta de que está hablando de la corriente máxima disponible, potencia, etc. valores debe trabajar al revés, usando Iin = Iout * Vout / Vin.
Sí, estoy preprogramado para pensar en el futuro ya que soy ingeniero de software de profesión. La electrónica es un pasatiempo que tomé porque teníamos que tomar clases de electrónica digital y construir pequeñas microcomputadoras en la universidad, pero eso fue hace tanto tiempo (en los años 70) que no podía recordar todo lo que me enseñaron. Nuevamente, gracias a todos por sus respuestas. Me ayudó a encontrar la pieza faltante del rompecabezas.
En este caso, debe considerar la potencia consumida en el lado de 110 V como la causa, la potencia (y por lo tanto la corriente) consumida en el lado de 12 V es la consecuencia.

Está suponiendo que si alimenta 8 amperios al inversor, obtendrá 8 amperios del lado de CA de alto voltaje. No lo harás, o si lo haces entonces habrás logrado crear energía de la nada (¡patenta esto muy rápido y nunca vuelvas a trabajar!).

En su ejemplo, está alimentando 100 vatios. Obtendrás 100 Watts menos las pérdidas en el inversor. Suponiendo una eficiencia del 80 %, obtendrá 100/110 * 0,8 = 0,73 amperios.

Entiendo la pérdida debido a la ineficiencia. Estoy buscando el algoritmo (fórmula) que ocurre dentro del inversor que cambia la entrada de CC de 8,33 A al inversor a una salida de 0,909 amperios en el lado de CA. Sí, ambos estamos de acuerdo en que el ejemplo anterior de 8,33 a 0,909 no tiene en cuenta la pérdida, pero puedo incorporarlo en la fórmula más adelante. Tendría que multiplicar los amperios de salida del inversor por 0,8 para tener en cuenta la pérdida (lo que da como resultado 0,73 A como mencionaste) antes de calcular los amperios máximos disponibles que podría extraer, que después de tener en cuenta la pérdida serían 80 vatios como máximo disponibles para su uso.
¿La conversión de 12 V CC a 110 V CA realmente aumenta los vatios disponibles?
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