Tema: Ayuda con instalacion aislada para garaje

Hola a todos!!
Aunque soy seguidor de las distintas áreas de foro desde hace ya unos años, ahora me ha surgido unos desafios que no se como afrontar (uno de solar termica y el otro fotovoltaica), asi que aqui propongo tema relacionado con esta:

Resulta que un familiar tiene una cochera sin electricidad, a la que hace un tiempo le instalé en plan barato, unos cuantos leds 12v (como unos 50-60w) y dos baterias de coche usadas (conectadas en paralelo, pero de forma que solo hay una sirviendo potencia) controlados por un arduino que monitoriza su tension y bloquea el uso, cambiando de una a otra, para evitar que las estropearas por descargas profundas. Así, una vez al mes mas o menos, alternativamente, las lleva a casa a cargar y las vuelve a colocar.
Evidentemente, el uso de potencia es muy reducido, como 10-15 minutos al dia como mucho.

El caso es que el invento está funcionando tan bien que se va a animar a poner una puerta de apertura/cierre eléctrica, que según veo, ronda los 150w, y serian 1-2 maniobras de apertura cierre al dia, que dura 1-2 minutos. Para ello, he realizado, tambien en plan casero, un inversor con un SAI viejo al que le he quitado la bateria.
Ademas, ahora, al tener circuiteria funcionando todo el tiempo, a la espera de señal del mando para apertura de puerta, tengo que contar con un consumo minimo, valorado en 20 mA, de forma continua, y temo que esto incremente bastante el tema de las recargas de las baterias.

Asi pues, el tema por el que necesito orientacion es el siguiente: para hacer el sistema autonomo y sostenible, estaba interesado (siempre en plan barato "Do it yourself"), en colocar unos paneles sobre la puerta, que estarian en posición vertical, y orientacion Sur 10º Oeste, con sombras de edificios al caer la tarde... No podrian ser muy grandes para no llamar la atencion, ni romper demasiado la estetica. Que potencia y/o modelos recomendais en el panel y accesorios para este caso? Merece mucho la pena el desembolso de baterias especificas teniendo en cuenta que las actuales costaron a 15 Euros en desguace y que las "cuidamos" así?

Muchas gracias a todos por adelantado.

Bueno, veo que no he tenido mucha aceptacion por el foro..., aunque yo sigo adelante con el proyecto...
Siguiento el espiritu "Do It Yourself", he comprado 40 celdas de 1,1W en Aliexpress (de las que instalaré 36 en dos ventanas que hay sobre el porton), y voy a realizar un regulador MPPT con Arduino, tomando informacion de alguno de los existentes en internet, pero adaptado a mis necesidades de la instalacion.

Ya veremos cuando llegue todo, que tal se da el montaje, pero desde luego, el precio es regalado: 20 Euros las celdas, y otros 15 Euros los compomentes del regulador.

Si alguien quiere información mas detallada al respecto o colaborar en este tipo de instalacion diseñada y montada por uno mismo", sirva este post para desarrollar ideas...

Un saludo.

Asi , a ojo de buen cubero , los 300 W -- como minimo -- al dia que significan la puerta y su stand by , no creo que los consigas en Asturias y en invierno con esos modulos.

Iniciado por jlgarcia55

Bueno, veo que no he tenido mucha aceptacion por el foro...

Tampoco sé, porque no has recibido más respuestas. En general, eso de "do it yourself", gusta en el foro. A mí, desde luego, me gusta.

Si entiendo bien, tienes células FV, regulador e inversor, todo "chapuza casera". Muy bien!
Con 36 células de 1.1W tienes 40Wp. Puedes generar 40W a pleno sol. Eso no es mucho

Vamos a ver tu consumo estimado:
- 150W (la puerta) durante 10 minutos (supongamos) son 25Wh al día
- 20mA a 220Vac (correcto?) son 4.4W; las 24h del día son 110Wh al día
- 60W (bombillas) durante 15 minutos son 15Wh al día
En total, consumes unos 150Wh al dia.

Las células FV de 40Wp te pueden generar estos 150Wh en un día soleado de verano. Pero en un día nublado, nada de nada.
En Asturias tendrás muchos dias nublados, por lo que necesitarás buena batería, para tener autonomía.
Tus baterías de coche serán de 12V, supongo que de 50 o 60 Ah, de los que 30Ah serán utilizables: 30Ah x 12V = 360Wh cada batería. Poco más de dos días de autonomía. No basta!

Mi consejo:
- Pon dos baterías de esas en serie y monta el sistema a 24V. Parece que eres manitas con arduino etc. y sabrás hacerlo. Con eso tendrás 4-5 días de autonomía. Si es batería de 24V y 100Ah, mejor.
- Compra más células o paneles FV baratos, para llegar a 100Wp o 200Wp. Con eso tendrás las baterías bien cargadas, casi siempre. Y se abrirá la puerta, aunque llueva

Ante todo muchas gracias por las respuestas... Estoy entrando en este mundillo y todo esto me ayuda un montón.

Voy a intentar implementar el consejo del compañero "el_cobarde" que veo que es todo un maestro en el foro, de realizar la instalación a 24V, aunque con las 36 celdas que instalaré, ya ocupo dos de las cuatro ventanas que hay sobre el portón, y tengo que "pedir permiso" a la familia para usar las otras, ademas me complica un poco la instalación de alumbrado, que es a 12V.

Respecto a los calculos, no he explicado (y por eso no se entendió), que esos 20 mA es el consumo del Arduino (bajado a 1Mhz) mas el modulo RF que espera la orden desde el mando a distancia para accionar la puerta. Luego, son unos 4W al dia, lo que hacen un total de 45 W al día. Supongo que esto cambia mucho el consumo, ya que lo divide prácticamente entre 3 y ya me llegaría para unos cuantos días, lo que me deja mas tranquilo en caso de mantener la instalación en 12V.

De todas formas, en cuanto me lleguen los componentes, y construya el regulador MPPT, comprobaré el consumo otra vez, a ver en cuanto se incrementa. Ademas tengo en mente, una futura version 2.0, en la que el arduino cargue una bateria, y una vez completa la carga, cambie a cargar la otra, y lo mismo con los consumos, para el caso de que baje demasiado la carga de la que esta en servicio.

Por cierto, el comentario de que una batería de coche se le puede exprimir hasta la mitad de carga me ha hecho volver a pensar en lo que ya he leído muchas veces: lo mal que llevan estas baterías de automocion las descargas profundas. Por eso, si alguien me puede responder según sus conocimientos/experiencia, lo agradecería para parametrizar el sistema: hasta que tensión recomendais la descarga y carga de este tipo de baterias?
Actualmente uso 12,60V y 11,60V para 100% y 0% de carga a 25ºC, con corrección por temperatura de 0,022 V/ºC (lo leí en alguna web). Esto se considera así con las baterias en vacio o en carga? (porque en cuanto conecto el alumbrado, la tension baja 0,5V de golpe)

Muchas gracias otra vez, y espero vuestras respuestas.

http://www.solarweb.net/forosolar/so...el-basico.html

Iniciado por jlgarcia55

... el consejo del compañero "el_cobarde" que veo que es todo un maestro en el foro ...

No, por favor! Aqui en el foro tenemos auténticos expertos. Yo soy poco más que novato.

Iniciado por jlgarcia55

... ademas me complica un poco la instalación de alumbrado, que es a 12V.

Dos bombillas de 12V en serie, y hecho ...

Iniciado por jlgarcia55

... hasta que tensión recomendais la descarga y carga de este tipo de baterias?

La tensión es muy mal consejero para conocer el SOC (estado de carga) de una batería. Encontrarás 1001 recomendaciones, parecidas a la que has implementado tú. De todas formas, la tensión sin consumo, y mejor después de unas horas de descanso, es más fiable que con consumo conectado.

Alternativa: Puedes usar un simple shunt (resistencia), para obtener el SOC un poco más fiable, y controlar con este.

Iniciado por el_cobarde

..Puedes usar un simple shunt (resistencia), para obtener el SOC un poco más fiable, y controlar con este.

Otro tema muy interesante y que desconocía, el concepto de SOC y las formas de controlar la energía remanente de las baterías. Algo ya me decía que medir este parámetro exclusivamente por la tensión no era muy fiable...
Acabo de empezar a leer sobre ello, y por confirmar lo que estoy entendiendo, lo de obtener el SOC trata de llevar el balance de la energía que entra y sale de la batería, a través de la intensidad y tensión que proporciona y que le entregan, calculando la intensidad a partir de la tensión que cae en el shunt por efecto de la corriente que lo recorre...
El controlador MPPT con Arduino que montaré ya tiene previsto medir la tensión e intensidad que recibe del panel (con un sensor efecto Hall ACS712) para el algoritmo del punto máximo de trabajo, así como la tensión saliente; y añadirle otro para la intensidad de salida y que haga los cálculos de energía neta no debería ser muy complicado... otra idea a implementar !!!
Ahora, según veo, el problema de esto es que se necesita partir de un estado conocido, como puede ser al 100% de carga, pero, como sabemos cuando esta completamente cargada? He leído que cuando la batería está completamente cargada, la tensión de carga se dispara, es esto una forma fiable de monitorizar y verificar la plena carga?

Saludos.

Iniciado por jlgarcia55

... lo de obtener el SOC trata de llevar el balance de la energía que entra y sale de la batería, a través de la intensidad y tensión que proporciona y que le entregan, calculando la intensidad a partir de la tensión que cae en el shunt por efecto de la corriente que lo recorre ...

Si, eso es.
Para calcular el SOC a partir de la intensidad que entra y sale de la batería hay que respectar ciertas propiedades de la batería. En el foro y en el internet encontrarás multitud de instrucciones acerca del tema, cada una un poco diferente.
Hay que saber que la eficiencia de carga-descarga de una batería de plomo-ácido no es 100% y tambien existe la autodescarga.
Para mi, lo esencial es que la batería necesita un 20% más de carga que de descarga. Es decir, si has "sacado" 100Ah, tienes que "meter" 120Ah. Si incluyes esto en tu algoritmo, vas por buen camino.

Iniciado por jlgarcia55

... pero, como sabemos cuando esta completamente cargada?

Para saber el SOC, lo mejor es medir la densidad del electrolito (que tampoco es un método perfecto).
Pero la densidad no sirve para el arduino. Te recomiendo lo siguiente:
Cargas las baterías con una buena absorción (con tensión constante a 14.8V) bien a tope.
Hecho esto, les das una ecualización de dos horas, con tensión constante a 15.7V. Durante la ecu, las baterías gasearán mucho y se calentarán. No te preocupes, esto es normal. Después de la ecualización estarán al SOC = 100% (si están en condiciones).
Partiendo de este estado puedes definir el SOC=100% y contabilizar la intensidad en las dos direcciones con tu arduino, recordando lo del +20% de carga.
Cada mes o cada dos meses repites la ecualización. Y de vez en cuando mides la densidad, para asegurarte.
Si quieres, puedes controlar en paralelo la tensión, pero sin darle mucha importancia.
Esto es todo.

Muchísimas gracias !!!
Estos días ando muy liado y apenas puedo leer el foro.

Resumiendo:
- Pensar que la batería tiene una carga disponible al 100% del SOC de la mitad de la indicada por el fabricante, esto es, si es de 60 Ah, contar con 30 Ah disponibles.
- Una buena tensión de carga para el dia a dia (¿flotacion?) es de 14,8V, (lo tendré en cuenta para el diseño del regulador MPPT).
- Una vez cada vez cada 1 o 2 meses, le subo la tensión para ecualización a 15,7V durante 2 horas ¿en esta fase consumirán agua? (son del tipo "sin mantenimiento" aunque las he abierto y efectivamente algo hay que reponer siempre). Una vez acabada, podremos decir que esta el SOC al 100%.
- Controlar el balance de corrientes de entrada y salida en la batería, compensando autodescargas y otras perdidas, con un 20% de suma de carga a la descarga en el algoritmo de control del regulador MPPT.
- Y por ultimo, y "de reojo", controlar con la tensión de la batería y medir de vez en cuando la densidad del electrolito, comprobando que los parametros estan en concordancia con lo obtenido, pero sin obsesionarse con ellos.

Insisto, muchas gracias por la informacion !!!!

Iniciado por jlgarcia55

- Pensar que la batería tiene una carga disponible al 100% del SOC de la mitad de la indicada por el fabricante, esto es, si es de 60 Ah, contar con 30 Ah disponibles.

Correcto. Pero lo que indica el fabricante no es el estado de carga (SOC), es la capacidad de la batería.

Iniciado por jlgarcia55

- Una buena tensión de carga para el dia a dia (¿flotacion?) es de 14,8V, (lo tendré en cuenta para el diseño del regulador MPPT).

Correcto, pero este modo de carga no se llama flotación, se llama absorción.
Un regulador bueno conoce 4 modos de carga:
- El modo bulk: Todo lo que le viene de placas, lo mete en la batería
- Absorción: Carga a tensión constante bastante alta durante 2 horas cada día. Para que se llenen bien las baterías
- Flotación: Carga a tensión constante baja, para compensar consumo pequeño y autodescarga
- Ecualización: Carga a tensión constante muy alta. Dos horas, una vez al mes, para minimizar sulfatación y estratificación

Iniciado por jlgarcia55

- Una vez cada vez cada 1 o 2 meses, le subo la tensión para ecualización a 15,7V durante 2 horas ¿en esta fase consumirán agua? (son del tipo "sin mantenimiento" aunque las he abierto y efectivamente algo hay que reponer siempre). Una vez acabada, podremos decir que esta el SOC al 100%.

Correcto. Si, consumen agua durante la ecu.
Pero ojo, que no lo había dicho: Ecualización exclusivamente con baterías de plomo-ácido abierto (con electrolito líquido). Nunca con baterías de gel o AGM!!

Iniciado por jlgarcia55

- Controlar el balance de corrientes de entrada y salida en la batería, compensando autodescargas y otras perdidas, con un 20% de suma de carga a la descarga en el algoritmo de control del regulador MPPT.

Correcto. Este 20% de más lo consigues con la absorción y con la ecualización.

Iniciado por jlgarcia55

- Y por ultimo, y "de reojo", controlar con la tensión de la batería y medir de vez en cuando la densidad del electrolito, comprobando que los parametros estan en concordancia con lo obtenido, pero sin obsesionarse con ellos.

Correcto. Bien dicho: Sin obsesionarse.

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El algoritmo para el arduino debería ser como sigue, más o menos:

- Por la mañana empiezas en modo bulk. A medida que la radiación solar aumenta, subirán intensidad de carga y tensión de batería. El modo bulk se mantiene hasta llegar a la tensión de absorción (14.7V)

- Al llegar a 14.7V mantienes esta tensión durante 2 horas. Esto es la absorción. La intensidad de carga será alta al principio y llegará a valores pequeños a las 2 horas.

- A continuación sigues cargando a tensión de flotación (13.6V). El modo flotación puede mantenerse ad infinitum. Cuando estés unos dias fuera sin consumo, dejas el regulador en modo flotación.

- La ecualización no la programes. Recomiendo hacerla manual, cada mes durante 2 horas a 15.7V.