Tema: Conexión directa de un panel FV a un termo eléctrico

Buenas tardes,

Tengo una instalación de 12 paneles FV interconectada a la red y ahora con el nuevo RD de autoconsumo he decidido hacerla aislada. He decidido aprovechar la energía eléctrica generada por los paneles para calentar el agua de un termo. El caso es que mi actual inversor es de red y no funciona si no está conectada a ella, y los inversores de régimen aislado, además de que son muy caros, precisan de baterías para su funcionamiento (sobrecoste asociado). Entonces he estado viendo que hay una opción que es conectar directamente el panel FV con el termo; es decir, en corriente continua. Mi pregunta es: ¿necesito cambiar la resistencia del termo actual por una especial de corriente continua? y si sí necesito cambiarla, ¿cómo sería el proceso? me refiero a que tengo que igualar la potencia nominal de los paneles y la tensión nominal con la de la resistencia?

Un saludo y gracias de antemano.

Hay un hilo reciente dedicado al tema: este
En un principio se puede hacer sin cambiar la resistencia. El problema es la seguridad (alta tensión CC).

A ver qué características tienen estos paneles. En principio 12 paneles suena a mucha potencia para un termo eléctrico, te podría interesar usarlos para alimentar un circuito de la casa que cambiarías a aislada y derivar excedentes al termo. Sería una mayor inversión, pero te aumentaría mucho la cosecha de los 12 paneles (sobre todo si pusieras un regulador MPPT) y podrías usar esta energía para alimentar otros consumos aparte (por ejemplo, nevera).

Iniciado por olibueu

... tengo que igualar la potencia nominal de los paneles y la tensión nominal con la de la resistencia?

Una resistencia "funciona" a cualquier tensión; es que lo único que hace es dejar pasar la corriente y calentarse - poco o mucho, según la intensidad. La potencia de una resistencia (el calor que disipa) es el producto de intensidad y tensión, lo que equivale al cuadrado de la tensión o también al cuadrado de la intensidad. Además, la resistencia se calienta igual con CA que con CC.

Te pongo un ejemplo numérico:
Pongamos un termo de 1500W a 220Vac. Si lo conectas a 100Vdc (por ejemplo, de placas FV), se calentará, pero mucho menos. La potencia será (100/220)² x 1500W = 0.207 x 1500W = 310W. El agua del termo tardará 5 veces más en calentarse.

Vayamos a tu caso concreto (sin cambiar la resistencia del termo):
- Si tenías las 12 placas para inyectar a red, lo más probable es que fueran de 60 células, 230Wp o 250Wp
- 12 placas de 230Wp son 2760Wp; cada placa tendrá Ump = 30V e Imp = 7.7A, aproximadamente
- Si haces dos strings de 6 placas en serie, tendrás UmP = 180V e Imp = 15.3A
- La resistencia calentará con un 67% de su potencia nominal
- Por ejemplo, un termo de 2400W a 220V, calentaría con 1600W y dejaría pasar solo 8.9A
- Si fuera un termo de 3000W a 220V, calentaría con 2000W y dejaría pasar 11.1A
- Y como último, dos termos de 2000W a 220V en serie, calentarían con 2680W y dejarían pasar 14.9A

Para tener una idea: Un termo de 2400W suele ser de 180 litros y uno de 2000W de 120 litros.
Ya lo dice Hlebtomane: Aprovecharías mal tus placas; pero funcionar, funcionaría. Lo ideal serían los 2 termos de 2000W en serie.

El peligro está en los 180Vdc! Si hay un mal contacto, puede ser mortal para una persona duchándose!
Tienes que instalar una protección CC segura! Para CC no hay diferenciales!

Iniciado por el_cobarde

El peligro está en los 180Vdc! Si hay un mal contacto, puede ser mortal para una persona duchándose!
Tienes que instalar una protección CC segura! Para CC no hay diferenciales!

No hace falta que este duchándose para sufrir una descarga eléctrica. Podría recibirla igualmente con el agua fría. Un termo es un circuito abierto, y aunque le ponga una válvula antiretorno (recomendable) a la entrada del agua fría, no evitará que pase la corriente. Bien por la propia válvula antiretorno, bien por la válvula mezcladora, de haberla, en la salida. Yo no me arriesgaría.

Iniciado por nikitto

No hace falta que este duchándose para sufrir una descarga eléctrica. Podría recibirla igualmente con el agua fría. Un termo es un circuito abierto, y aunque le ponga una válvula antiretorno (recomendable) a la entrada del agua fría, no evitará que pase la corriente. Bien por la propia válvula antiretorno, bien por la válvula mezcladora, de haberla, en la salida. Yo no me arriesgaría.

Yo, la verdad que tampoco lo veo tan peligroso. Pues el propio termo debería llevar conexión a tierra igual que la tubería y esas conexiones a tierra son de mucho menor resistencia que la del agua, cuerpo humano, plato de ducho, etc., por lo cual no debería pasar (apenas) corriente por el cuerpo humano, pues la corriente se busca el camino más fácil y directo.

Había metido la pata. Lo que quería decir está en mi post #10. Disculpen.


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Iniciado por Hlebtomane

Yo, la verdad que tampoco lo veo tan peligroso. Pues el propio termo debería llevar conexión a tierra igual que la tubería y esas conexiones a tierra son de mucho menor resistencia que la del agua, cuerpo humano, plato de ducho, etc., por lo cual no debería pasar (apenas) corriente por el cuerpo humano, pues la corriente se busca el camino más fácil y directo.

2j, estoy vago para hacer cálculos, ¿quieres decir que habrá intensidad peligrosa a través del cuerpo humano o no? Yo no lo creo, porque entiendo que la resistencia a través del cuerpo humano va a ser al menos 1000 veces más alta que la del cable del chassis del termo a tierra.
Hay que ver que hasta que llegue al cuerpo humano ya tiene tantas conexiones a tierra que probablemente la resistencia sea incluso millones de veces más alta.
También recuerdo haber visto un vídeo de un tío tirando un secador en la bañera (anulando el diferencial previamente) estando él dentro sin haber notado ni cosquillas.

Gracias al post de 2j_, me he dado cuenta de un detalle equivocado, por lo que corrijo mi post #7. Disculpen.

Iniciado por Hlebtomane

Yo, la verdad que tampoco lo veo tan peligroso.

Me parece que Hlebtomane tiene razón.
Pero además hay un punto muy importante, que no hemos tenido en cuenta hasta ahora: Se trata de alimentar el termo directamente con la corriente DC del campo FV. Los polos positivo y negativo del campo FV estarán flotando, es decir, no tienen ninguna conexión con tierra. Esto es una diferencia clave con la corriente AC a la que estamos acostumbrados.

Entonces, si por avería uno de los polos FV entra en contacto con tierra (tubería de agua, persona etc.), no fluirá corriente! Lo que pasará, es que este polo será llevado al potencial de tierra y el otro polo elevado al potencial que corresponde a la tensión que da el campo FV.
Es decir, si una persona entra en contacto con un sólo polo FV, no será lesionada. Lo único que pasaría, es que esta persona haría de conductor que conecta uno de los polos FV con tierra. No habría flujo de corriente!
El único peligro sería, si esta persona al mismo tiempo toca al otro polo FV. Un escenario muy poco probable.

Consecuencia: Calentar un termo directamente con la corriente del campo FV, no es tan peligroso como decíamos.
Por una parte, por lo que han dicho Hlebtomane y 2j_. Y por otra parte, por lo que acabo de decir yo.

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También le agradezco a 2j_ recordarnos que DC es menos peligrosa -en general- para el organismo humano que AC. La diferencia clave está en que la AC (de 50Hz) produce fibrilación cardíaca, cosa que la DC no puede.
Se necesita aproximadamente 4 veces la intensidad DC, comparado con AC 50Hz, para producir daños similares en el organismo.

Pues los paneles en cuestión son de 140 Wp, con tensión nominal de 34 V y 4,12 Amperios. El termo es de unos 85 litros pero vivo en el norte, en concreto en Asturias, entonces no creo que me de para mucho mayor aprovechamiento. En todo caso, tendría que aislar parte de la instalación y no lo veo demasiado viable, con tal de que me de para aprovechar para calentar el agua me doy con un canto en los dientes, además si para ello no tengo que hacer inversión. El termo sí que tiene puesta a tierra y la instalación también ya que en su momento fue certificada como interconectada a la red.

¿Entonces sí que puedo conectarlos directamente empleando una protección de CC? ¿y en su caso tendría que desconectar la puesta a tierra?

Un saludo y gracias.

Iniciado por olibueu

¿Entonces sí que puedo conectarlos directamente empleando una protección de CC? ¿y en su caso tendría que desconectar la puesta a tierra?

Entenderás, olibueu, que no te podemos liberar de tu responsabilidad. Tienes que saber muy bien lo que haces.

12 paneles de 120Wp suman 1680Wp. El termo de 85 litros tendrá una potencia de 1400W, aproximadamente.
Los valores que das, Ump = 34V e Imp = 4.12A, parecen ser correctos (34 x 4.12 = 140).
Entonces, un string de 6 placas en serie tendrá Ump = 204V; y dos strings en paralelo darán hasta 8.24A
Si el termo es de 1400W a 230V, la resistencia calentará con 1100W, si la intensidad llega a 6.1A.

Los números cuadran, para Asturias. El termo calentaría con hasta 1100W; un dia medio soleado bastaría para calentar los 85 litros.

En cuanto a protección / seguridad, ya lo hemos dicho todo.

Y que seguridad va a poner con una tensión flotante cc que solo va a la resistencia del termo el cual llevara los aislantes plásticos del resto de la instalación del agua? Y total para que?
Yo el problema que te veo ....no me gusta invertarme porcentajes, pero tienes el 95% de papeletas que te salte arco voltaico en la desconexión del termostato si lo pones tal cual.

Saludos.

Iniciado por Josef111

Yo el problema que te veo ... tienes el 95% de papeletas que te salte arco voltaico en la desconexión del termostato si lo pones tal cual.

Muy correcto, Josef111. Habría arco eléctrico que en poco tiempo quemaría los contactos del termostato.

Pero en la discusión del tema ya hemos dicho muchas veces, y en varios hilos, que para alimentar a un termo directamante desde el campo FV, hay que apoyar al termostato con un contactor DC de potencia, que abra (y cierre) el circuito.
Es decir, el termostato solo actúa sobre la bobina que energiza el contactor DC.

Quizás en Asturias no le haga falta ni termostato...Y si le hace falta, quizás le resulte más sencillo poner una válvula de descarga si la temperatura pasa de x grados.

Hay que tener en cuenta que el campo FV está conectado en este caso a una resistencia fija, por lo que, quitando las horas centrales del día, tampoco va a tener mucha potencia. Dicho de otro modo, pese a que, por ejemplo, en un instante dado las placas puedan producir 500 w, no van a ser 500 w lo que entreguen las resistencias.

entonces entiendo que el esquema de la instalación sería: panel FV - contactor DC - resistencia termo eléctrico
¿o haría falta algún otro dispositivo?
Más que nada es para hacerme una idea e investigar un poco de cada elemento de la instalación con mayor profundidad...

Nuevamente gracias

Iniciado por olibueu

entonces entiendo que el esquema de la instalación sería: panel FV - contactor DC - resistencia termo eléctrico ...

Es una de varias opciones. Te falta el termostato, que controla el contactor DC (conectado a su bobina).
Y también te falta un dispositivo de protección, cosa que veo como importante.

Pero como dice Gabriel 2015: Si nunca hay sol (o muy poco), no te hace falta termostato, porque no se calentará mucho el agua.
Yo, por mi parte, pienso que sí necesitas termostato + contactor DC, porque también en Asturias habrá días soleados. Y también en Asturias se queman los contactos del termostato, si trabaja sin contactor DC.

12 x 140 Wp = 1680 Wp; los días buenos producirán unos 10 kWh/día, eso da para calentar unos 215 litros de agua caliente de 20ºC a 60ºC; contando con pérdidas del termo a lo mejor se queda en unos 190 litros. Eso si fuera con regulador MPPT; como va a ser paneles a resistencia directamente no llegará a producir mucho más que la mitad de eso, con lo cual pocas veces va a tener que cortar el termostato, entiendo.
Eso sí, piénsate si no sería mejor aprovechar a tope la energía solar poniendo un Midnite KID con resistencia de 48 V; si sólo lo quieres aprovechar para el agua caliente, le pones 4 baterías usadas de alarma de 12 V 7 Ah para que funcione el regulador y arreglado. Lo bueno es que si ves que te sobra para el agua caliente, puedes ponerle unas baterías de más capacidad y usar el sistema para alimentar otro(s) consumo(s).

Iniciado por Hlebtomane

12 x 140 Wp = 1680 Wp ... como va a ser paneles a resistencia directamente no llegará a producir mucho más que la mitad de eso ...

De acuerdo, Hlebtomane. En mi post #12 he hecho el cálculo numérico. Con dos strings de 6 paneles seriados cada uno, sería Ump = 204V, y la potencia efectiva no llegaría a más de 1100W.
Los paneles cuadran bien con el termo de 85 litros (FV directamente al termo; en Asturias).

Iniciado por Hlebtomane

2j, estoy vago para hacer cálculos, ¿quieres decir que habrá intensidad peligrosa a través del cuerpo humano o no? Yo no lo creo, porque entiendo que la resistencia a través del cuerpo humano va a ser al menos 1000 veces más alta que la del cable del chassis del termo a tierra.
Hay que ver que hasta que llegue al cuerpo humano ya tiene tantas conexiones a tierra que probablemente la resistencia sea incluso millones de veces más alta.
También recuerdo haber visto un vídeo de un tío tirando un secador en la bañera (anulando el diferencial previamente) estando él dentro sin haber notado ni cosquillas.

La clave está en entender la probabilidad de fallos y hasta dónde queremos proteger. En un sistema IT ante un primer defecto no hay peligro pero se pone un comprobador de aislamiento para avisar y que se corrija el problema antes de que se pueda producir el segundo defecto que es el peligroso. ¿Qué probabilidad de doble fallo de aislamiento existe? Pues quizás 0,00001% pero si en ese momento te toca pues mal asunto. Es como en los aviones, es el transporte más seguro pero si te toca el accidente...
La probabilidad de que tengas una corriente peligrosa en este sistema es muy baja pero si quieres protegerte de esa probabilidad pues pones el monitor/controlador de aislamiento con relé.

Lo del secador de la bañera igual, seguramente la probabilidad de que la corriente circule por su cuerpo es muy baja en ese entorno, pero no es cero. Si la persona que ha hecho el experimento lo repite 1000000 veces quizás no lo cuente porque la resistencia del cuerpo que viene en las tablas son medias estadísticas y las del agua también, depende de como se esté moviendo el agua, del jabón, de la acidez, de las partículas en suspensión y de muchos otros parámetros físicos.

Iniciado por 2j_

La clave está en entender la probabilidad de fallos y hasta dónde queremos proteger. En un sistema IT ante un primer defecto no hay peligro pero se pone un comprobador de aislamiento para avisar y que se corrija el problema antes de que se pueda producir el segundo defecto que es el peligroso. ¿Qué probabilidad de doble fallo de aislamiento existe? Pues quizás 0,00001% pero si en ese momento te toca pues mal asunto. Es como en los aviones, es el transporte más seguro pero si te toca el accidente...
La probabilidad de que tengas una corriente peligrosa en este sistema es muy baja pero si quieres protegerte de esa probabilidad pues pones el monitor/controlador de aislamiento con relé.

Lo del secador de la bañera igual, seguramente la probabilidad de que la corriente circule por su cuerpo es muy baja en ese entorno, pero no es cero. Si la persona que ha hecho el experimento lo repite 1000000 veces quizás no lo cuente porque la resistencia del cuerpo que viene en las tablas son medias estadísticas y las del agua también, depende de como se esté moviendo el agua, del jabón, de la acidez, de las partículas en suspensión y de muchos otros parámetros físicos.

Estoy de acuerdo contigo en que es muy recomendable instalar un vigilante de aislamiento en una configuración IT. Sin embargo, discrepo en que el segundo defecto sea peligroso. Yo considero primer defecto, el contacto de un conductor con una masa metálic y segundo defecto, el contacto del otro conductor a masa metálica, dándose también el primer defecto. En un IT el segundo defecto supone un cortocircuito, que no es peligroso para las personas. El único peligro para las personas en un IT es tocar un conductor y a la vez una masa metálica con primer defecto del otro conductor.

Los distintos puntos de vista son enriquecedores. Creo que los dos estamos de acuerdo en que sería recomendable instalar el vigilante de aislamiento como en cualquier sistema IT, ya queda a criterio de cada uno analizar los distintos argumentos y decidir si lo pone o no. Mi criterio es no ahorrar en protecciones aunque la probabilidad de necesitarla sea muy baja.

Esta bien poner protecciones, sean en IT, TT, TN ect, se produce tácitamente también una protección psicológica del que la instala, funcione, no lo haga, o no lo haga en determinados supuestos.
Y eso es lo que hay que evaluar; los supuestos.....en el que tampoco es una IT propiamente dicha.

Dejando a un lado al ministerio de indrustria.......A alguien se le ocurre que debería pasar o cuantas coincidencias fortuitas tendrian que darse en este supuesto para que atravesaran electrones a una persona? A mi me cuesta verlo, la verdad

Quizá asi podamos ayudar al forero con una prote personalizada a su sistema.

Saludos.

Iniciado por Josef111

... para que atravesaran electrones a una persona?

No quiero ser pedante, pero me lo presentas de una forma demasiado tentativa :
La corriente eléctrica en el organismo humano no es el movimiento de electrones, sino de iones positivos y negativos (Na+, Cl-).

Pues yo no me tengo que imaginar tanto para que pueda ocurrir. Si no hay vigilante de aislamiento, suponemos que el primer defecto ya se ha producido y uno de los conductores está en contacto con las masas metálicas. No lo notamos. Un día, uno se pone a cambiar la toma de corriente del termo porque no le gusta. Se apoya en el termo, que casi siempre está encima de la toma de corriente y al desatornillar para liberar el cable, toca con el dedito en el desatronillador justo al conductor que no está en contacto con las masas metálicas; puede ocurrir que ese ya no fume más. No será muy probable, pero parece un capítulo de "1.000 maneras de morir".