Cargador de Baterías Solar.

Introducción.

En esta página se pretende dar una base teórica que permita seleccionar el cargador de baterías solar más adecuado a tus necesidades, así como diseñar el tuyo propio en caso de que no te gusten las opciones que te proporciona el mercado, por el motivo que sea, o por si simplemente quieres disfrutar haciéndolo.

Esto nos permitirá utilizar pilar recargables y baterías, que recargaremos con energía renovable. Con lo reducimos la cantidad de pilas de usar y tirar de los contenedores de reciclaje de pilas, reducimos el uso de la energía nuclear, y ademas podremos recargar nuetras baterías en cualquier parte sin la necesidad de una toma de corriente, siempre que tengamos el sol a mano, claro ;-)

Selección del Cargador de Baterías Solar.

Lo primero que tenemos que tener en cuenta es la capacidad de la batería que queremos cargar, por ejemplo, en este caso, quiero cargar una batería de un coche radio control de 7.2 V 1700 mA/h.

Seguidamente tendremos en cuenta el tiempo de que disponemos para realizar una carga completa, que en este caso, puede ser de 6 días. Ya que, sólo utilizamos el coche radio control un día a la semana. Es decir, si disfrutamos de nuestro coche radio control el domingo, tenemos el resto de los días de la semana para recargar una o varias baterías, con las que disfrutaremos a tope el domingo.

Por tanto, si suponemos que un día nos proporciona unas 8 h de sol, resulta que disponemos de un tiempo de carga de 6 días x 8 horas/días = 48 horas de sol.

Con esto ya podemos determinar la corriente del cargador solar que necesitamos, que será de, 1700 mA / 48 h = 35 mA.

Por tanto necesitaremos un cargador solar ( o panel solar ) que proporcione algo más 7.2 Voltios y algo más de 35 mA, para tener nuestra batería lista para un domingo de carreras.

La tensión de salida del cargador debe ser la adecuada a la batería, aunque la corriente puede ser mayor, con lo reduciremos el tiempo de carga necesario y por tanto en número de días, o horas de sol por día. Incluso podremos cargar varias baterías con el mismo cargardor, siempre que éste proporcione la energía eléctrica suficiente.

NOTA: Es importante tener en cuenta que las baterías deben ser recargables, es decir, NiCd, etc...

Diseño de Nuestro Cargador Solar.

Por otra parte si preferimos diseñar y construir nuestro propio cargador solar, por no haber encotrado en el mercado, ninguno que se adapte a nuestras necesidades, podemos adquirir el panel o paneles solares necesarios y construir nuestro propio cargador de baterías solar.

Si tenemos una batería de 7.2V y 1700 mAh, que intentaremos cargar con un panel solar de 7.5V 50 mA.

En las condiciones solares adecuadas, el panel solar nos proporcionará unos 7.5 V y unos 50 mA, según las especificaciones del fabricante, por lo que ya nos vale, aunque la tensión sea un poco más alta que la tensión nominal de la batería no hay problema, un sencillo y económico regulador de carga se encargará de limitar esta tensión, a la tensión adecuada para la batería.

Si suponemos que la batería está totalmente descargada, con los 50 mA que nos proporciona el panel solar, necesitaremos 1700 / 50 = 34 h de sol para la cárga completa. Si suponemos que durenate un día tendremos aproximadamente unas 8 h de sol, tenemos que necesitaremos 34 h / 8 h/d = 4.25 días para cargar nuestra batería.Si este tiempo nos camplaze para nuestra aplicación, ya tenemos el problema resuelto. A final de cuentas esta batería corresponde a un coche radiocontrol que utilizaremos los fines de semana, por lo que durante la semana tenemos 5 o 6 días para cargar la batería completamente, y disgrutar de coche radiocontrol los fines de semana Sin utilizar Energía Nuclear.

En el caso de querer reducir el tiempo de carga, podemos aumentar la corriente que proporciona el cargador solar, añadiendo más paneles solares conectados en paralelo, de tal forma que si tenemos:

2 paneles 1700 / ( 2 x 50 ) = 17 h, un par de días de sol.

4 paneles 1700 / ( 4 x 50 ) = 8.5 h, algo más de un día de sol.

8 paneles 1700 / ( 8 x 50 ) = 4.25 h, ya podemos cargar nuestra baterías en un sólo día.

El inconveniente de incrementar el número de paneles está en el precio de dichos paneles y en el espacio que ocuparán instalados. Por lo que, puede ser conveniente aprender a tener un poco de paciencia y dejar cargar nuestras baterías un poco más de tiempo. En todo caso, en función de nuestro presupuesto para adquirir paneles y del tiempo disponible para la carga decidiremos el número de paneles solares que utilizaremos para recargar la batería o baterías de nuestro coche radiocontrol.

Regulador de Carga.

Ahora que ya hemos dimensionado el sistema de captación de energía, es decir los paneles solares necesarios, nos ponemos con el regulador de carga de las baterías.

El regulador de carga és el dispositivo encargado de controlar la tensión y la corriente suministrada a la batería para su carga óptima y completa sin exceder sus límites.

En el mercado podemos encontrar pequeños reguladores de carga muy económicos, por ejemplo, en algunas aplicaciones utilizo uno comercializado por CEBEK, para 12 V a un máximo de 4 A.

Por otra parte, con un simple diodo semiconductor que impida la descarga de la batería, ya podemos conectar nuestros paneles solares a nuestra batería. Aunque en este caso tendremos que encargarnos nosotros mismos de desconectar la baterías del cargardor cuando esté llena.

Lo más recomendable es el uso del regulador de carga, así nos evitamos problemas y preocupaciones. Aunque en este caso la tensión de la batería es de 7,2 Voltios y no se encuentran reguladores de carga para esta tensión. Las tensiones más usuales para los reguladores son 12 o 24 V. Por lo tendremos que apañarnos con un panel solar con tensión nominal un 10% superior a la tensión nominal de batería y un con el diodo semiconductor que impida la descarga de la baterías, a través del panel solar cuando la tensión de salida del panel es inferior a la de la batería. Un diodo adecuado, es el 1N5817. También se pueden encontrar en forma de circuito integrado controladores de carga para baterías como el BQ2002C, LTC4060, MAX713, MAX745EAP, etc... Usando estos circuitos integrados te puedes construit fácilmente tu própio controlador de carga solar, a tensión que consideres optima para tu aplicación.

El Coche RadioControl.

El coche RC utilizado es un XBpro Mercedes-AMG CLK-DTM2 a escala 1/10 de Tamiya con chasis TT-01.

Iluminación de una habitación.

Ahora emprenderemos un proyecto algo más práctico. Supongamos que pretendemos iluminar una habitación. Para lo cual, utilizaremos iluminación de 12V, batería de 12V, un regulador de carga de 12V y paneles solares de 12V.

La primera questión a reponder: Cuantas horas de luz al día deseamos ?

Si estamos en invierno ( por considerar el peor de los casos ), y utilizamos la iluminación artifical desde las 18:00 hasta las 24:00, resulta que tendremos la luz encendida unas 6 horas al día.

6 horas * 11 Watios = 66 Watios*h de consumo al día. Utilizando una bombilla de bajo consumo de 11 W equivalente a una bombilla incandescente de 50/60 Watios.

Si en nuestra batería queremos almacenar energía para 3 días sin sol, necesitaremos una batería de 3 días * 66 W*h = 198 W*h. Como esta batería es de 12 V, necesitamos una bateria 198 Watios*h/12V = 16.5 Amperios*h. Es decir, para las condiciones indicadas, necesitamos una batería de 12 V, 16.5 A*h. Cuanto mayor sea la corriente de la batería más días de autonomía tendremos.

Ahora dimensionaremos el sistema de captación de energía solar, es decir el panel solar necesario.

Si deseamos obtener una carga completa en un par de días, y disponemos de sol desde las 8:00 hasta las 17:00, es decir 9 h de sol al día, tenemos 18 h para cargar completamente la batería. Entonces: 16.5 Ah / 18 h = 0.916 A. Es decir, necesitamos un panel solar que nos proporcione 12 V y unos 1200 mA ( 14 Watios ), para nuestra aplicación.

Presupuesto del proyecto, modelo económico:

• Bombilla de Bajo Consumo de 12 V, 11 W: 18.27 Euros.
• Regulador de Carga Solar, 12 V, 55 W: 25.10 Euros.
• Batería MonoBlock Hermética 12 V 17 Ah: 30.28 Euros.
• Panel solar 12 V 12 W: 70 Euros.
• Total: 143.65 Euros.

Referencias.

Ingenios Solares. Manual práctico para la construcción de aparatos sencillos relacionados con la energía solar. de José Manuel Jiménez, "super". Editado por Pamiela

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