Resistencia solar MPPT para termos o depósitos

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Gabriel_2018
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#1 Resistencia solar MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 14 Feb 2019, 13:27

Una forma bastante económica de obtener agua caliente es utilizar paneles solares fotovoltaicos, dado su precio y la no necesidad de mantenimiento, frente a sistemas como los térmicos.

Para llevarlo a cabo, necesitaremos al menos un panel, un condensador, sonda de temperatura y electrónica de control. Esto es así, porque si conectamos directamente los paneles a la resistencia, será casi un milagro que los paneles estén entregando la máxima potencia que son capaces en ese momento.

Vamos a estudiar el caso concreto que nos plantea el amigo @Muhurtam : viewtopic.php?f=6&t=143

Contamos con unos 2100 W en paneles FV y un depósito de 500 L al que se le instalará una resistencia a 48 V nominales.

Los paneles tienen una Vmp de 30 V, por lo que haremos series de dos paneles, por lo que la V nominal de sistema es de 60 V y la P nominal de 2.128 W, resultando una I nominal de 35.40 A.

Estamos haciendo el brico casi sobre la marcha, pero unos requerimientos adecuados para los elementos podrían ser:

V condensador: 100 V
Corriente de rizado a 8 Khz = +- 30 A
Vds Mosfet = 100 V

Los condensadores podrían ser tres en paralelo como este: https://es.rs-online.com/web/p/condensa ... o/1734247/

En cuanto a los transistores, parece que con un par de estos en paralelo podría ser suficiente: https://es.rs-online.com/web/p/mosfet/1107116/

Los elementos anteriores son los más caros del sistema. Falta por seleccionar un driver para los Mosfet y alguna fuente auxiliar a +12V que veremos más adelante.

El esquema de funcionamiento es éste:
esq.jpg
Última edición por Gabriel_2018 el 18 Feb 2019, 12:53, editado 1 vez en total.
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#2 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 14:20

El brico me parece extremadamente interesante, porque podría ayudar a muchos foreros que dudan entre paneles FV y colectores solares para ACL
Incluso me puedo imaginar -en un futuro- un dispositivo "plug and play" a disposición de los foreros, al coste del material (o poco más)

Una pregunta:
El ejemplo es con paneles FV de capa fina, que no permiten series de muchos paneles; por eso es con una resistencia de 48V y series de 2 paneles con Vmp=60V
Si usamos paneles mono- o policristalinos, podemos montar series con Vmp=~250Vdc y mantener la resistencia del termo, que es para 230Vac
En este caso: Serían más baratos los condensadores y los transistores ?
O incluso se podrían conectar las placas directamente al termo, sin necesitar una electrónica MPPT ?
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#3 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Vitriolo » 14 Feb 2019, 18:08

He estado mirando lo de la fuente de alimentación, he supuesto que se alimentará de los mismos paneles ?
Un modulo DC DC con salida 12Vdc, 250mA :
https://es.rs-online.com/web/p/converti ... s/1742334/
o uno de la misma serie o marca.
no es muy barato, pero algunos la cantidad mínima es 10 u.
El arduino cómo se alimentará ?
Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 14:20
El brico me parece extremadamente interesante, porque podría ayudar a muchos foreros que dudan entre paneles FV y colectores solares para ACL
Incluso me puedo imaginar -en un futuro- un dispositivo "plug and play" a disposición de los foreros, al coste del material (o poco más)

Una pregunta:
El ejemplo es con paneles FV de capa fina, que no permiten series de muchos paneles; por eso es con una resistencia de 48V y series de 2 paneles con Vmp=60V
Si usamos paneles mono- o policristalinos, podemos montar series con Vmp=~250Vdc y mantener la resistencia del termo, que es para 230Vac
En este caso: Serían más baratos los condensadores y los transistores ?
O incluso se podrían conectar las placas directamente al termo, sin necesitar una electrónica MPPT ?
Por temas que se comentaron en SW, conectarlos directamente puede llegar a ser delicado con tensiones de 250Vdc, además del problema del termostato cuando abre.
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#4 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 18:26

Vitriolo escribió:
14 Feb 2019, 18:08
Por temas que se comentaron en SW, conectarlos directamente puede llegar a ser delicado con tensiones de 250Vdc
Creo recordar que en el foro SW no hubo consenso, respecto a esta pregunta. Puedes resumir cuales son los problemas?

Vitriolo escribió:
14 Feb 2019, 18:08
además del problema del termostato cuando abre
He dado por supuesto, que el termostato se sustituye por un interruptor DC que pueda con esa tensión DC
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#5 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Vitriolo » 14 Feb 2019, 18:50

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 18:26
Creo recordar que en el foro SW no hubo consenso, respecto a esta pregunta. Puedes resumir cuales son los problemas?
Vitriolo escribió:
14 Feb 2019, 18:08
además del problema del termostato cuando abre
He dado por supuesto, que el termostato se sustituye por un interruptor DC que pueda con esa tensión DC

Básicamente la falta de un Interruptor Diferencial. Los termos no son infalibles, puede comunicarse la resistencia con el agua o con algun borne si hay una fuga en algún punto.
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#6 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 19:09

Vitriolo escribió:
14 Feb 2019, 18:50
Básicamente la falta de un Interruptor Diferencial. Los termos no son infalibles, puede comunicarse la resistencia con el agua o con algun borne si hay una fuga en algún punto
Tendremos que escribir un capítulo en los "Fundamentos ..." sobre el riesgo que conlleva tocar 250Vdc y 230Vac, para el H. non sapiens
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#7 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por nikitto » 14 Feb 2019, 19:11

...vale, pero la resistencia de la que se habla es a 48VDC.
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#8 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 19:14

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:11
...vale, pero la resistencia de la que se habla es a 48VDC
Sí, en este ejemplo. Pero el brico puede servir también para otras constelaciones
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#9 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Vitriolo » 14 Feb 2019, 19:14

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:11
...vale, pero la resistencia de la que se habla es a 48VDC.
Si , estamos enciando y liando el hilo, Disculpas
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#10 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por nikitto » 14 Feb 2019, 19:15

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 19:14
nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:11
...vale, pero la resistencia de la que se habla es a 48VDC
Sí, en este ejemplo. Pero el brico puede servir también para otras constelaciones
Tal como ha planteado el esquema eléctrico Gabriel, no. Tampoco el título.
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#11 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 19:26

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:15
Tal como ha planteado el esquema eléctrico Gabriel, no. Tampoco el título.
Probablemente tengas razón, nikitto. Pero creo que calentar un termo con 250Vdc de las placas FV es un tema de mucho interés práctico, porque no hay que cambiar la resistencia del termo, solo el termostato. Opto por ampliar el brico ...
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#12 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por nikitto » 14 Feb 2019, 19:47

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 19:26
nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:15
Tal como ha planteado el esquema eléctrico Gabriel, no. Tampoco el título.
Probablemente tengas razón, nikitto. Pero creo que calentar un termo con 250Vdc de las placas FV es un tema de mucho interés práctico, porque no hay que cambiar la resistencia del termo, solo el termostato. Opto por ampliar el brico ...
Personalmente no me gusta nada la idea de meter > 230 VDC a una resistencia y menos si está en contacto con el agua.
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#13 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 19:49

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:47
Personalmente no me gusta nada la idea de meter > 230 VDC a una resistencia y menos si está en contacto con el agua
Te entiendo. Pero es lo que hacemos todos los que tenemos un termo eléctrico. Y cosas peores ...
.
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#14 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por nikitto » 14 Feb 2019, 19:55

Homo_non_sapiens escribió:
14 Feb 2019, 19:49
Te entiendo. Pero es lo que hacemos todos los que tenemos un termo eléctrico. Y cosas peores ...
La mayoría que tiene un termo eléctrico, entiendo que es a 230VAC. Porque, a mi entender, sale más rentable tener un regular/inversor con o sin baterías, y aprovechar la producción solar, también para otros menesteres.

No le veo sentido desaprovechar X paneles solares sólo para calentar agua. Más allá de aplicaciones concretas.
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#15 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 20:02

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:55
La mayoría que tiene un termo eléctrico, entiendo que es a 230VAC
230Vac son bastante más "peligrosos" que 250Vdc

nikitto escribió:
14 Feb 2019, 19:55
a mi entender, sale más rentable tener un regular/inversor con o sin baterías, y aprovechar la producción solar, también para otros menesteres
No le veo sentido desaprovechar X paneles solares sólo para calentar agua. Más allá de aplicaciones concretas
Un inversor cuesta dinero, tiene autoconsumo y puede averiarse. Además, en aislada se necesitan regulador y batería (carísima)
Conectando unos cuantos paneles FV directamente a un termo -todo bien dimensionado- no se desperdicia nada; toda la energía FV se emplea en calentar el agua, que sirve como ACS y a la vez hace el papel de batería. No se necesita regulador, ni inversor, ni batería
Si la finalidad es calentar agua, me parece una opción no interesante - más bien lo siguiente
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#16 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por jeopardize » 14 Feb 2019, 20:40

Todo y que no hay diferenciales para CC strictu sensu, hay series clase "B" que contemplan la componente contínua:

https://www.vmc.es/es/system/files/arch ... on_esp.pdf
https://www.schneider-electric.com/reso ... se%20B.pdf
https://es.geindustrial.com/print/node/208791

No sé hasta que punto puede tranquilizar la conciencia, porque esto de las protecciones es muchas veces un acto de fe.
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#17 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 14 Feb 2019, 20:43

jeopardize escribió:
14 Feb 2019, 20:40
... esto de las protecciones es muchas veces un acto de fe
Has dicho algo muy cierto y muy importante, jeopardize

Redactaré un capítulo sobre las interacciones de la corriente eléctrica (DC y AC) con el organismo humano, en los "Fundamentos de la Electricidad"
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#18 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 14 Feb 2019, 23:59

Vitriolo escribió:
14 Feb 2019, 18:08
He estado mirando lo de la fuente de alimentación, he supuesto que se alimentará de los mismos paneles ?
Un modulo DC DC con salida 12Vdc, 250mA :
https://es.rs-online.com/web/p/converti ... s/1742334/
o uno de la misma serie o marca.
no es muy barato, pero algunos la cantidad mínima es 10 u.
El arduino cómo se alimentará ?

Por temas que se comentaron en SW, conectarlos directamente puede llegar a ser delicado con tensiones de 250Vdc, además del problema del termostato cuando abre.
Pensándolo bien, para el disparo de los Mosfet no hace falta una fuente, con una resistencia, un Zener y un condensador puede ser suficiente.

Sí que hace falta fuente a 5 V para el Arduino, creo que el cargador de un móvil podría valer conectado a las placas.
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#19 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Gabriel_2018 » 15 Feb 2019, 00:01

Si se quiere utilizar la resistencia del termo, a unos 230 V, es mejor meter un puente H e incluso utilizar SPWM, con lo que funcionaría cualquier diferencial. Pero eso lo dejaremos para otro brico.
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#20 Re: Resistencia MPPT para termos o depósitos

Mensaje por Homo_non_sapiens » 15 Feb 2019, 08:17

Gabriel_2018 escribió:
15 Feb 2019, 00:01
Si se quiere utilizar la resistencia del termo, a unos 230 V ... lo dejaremos para otro brico
Genial; gracias
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